Nathalie Chabanne est mariée et mère de deux filles. Elle est inspectrice du Trésor public, débutant à la Trésorerie de Vicdessos puis chef du service des collectivités locales à Tarbes[1].
Elle se présente pour la première fois à des élections lors des régionales de 2010, où elle figure en 14eplace sur la liste socialiste dans les Pyrénées-Atlantiques. Bien que non élue, elle rencontre à cette occasion la conseillère générale et régionale Marie-Pierre Cabanne qui l'incite à se présenter aux élections législatives de 2012. Le , elle est désignée par les militants socialistes pour représenter le parti dans la 2ecirconscription des Pyrénées-Atlantiques, dont François Bayrou est l'élu depuis les années 1980[1]. Le vote de ce dernier en faveur du socialiste François Hollande au second tour de l'élection présidentielle de 2012 pousse certains dirigeants socialistes à demander le retrait de Nathalie Chabanne. Finalement, la direction du parti tranche en faveur de la candidate en confirmant son investiture du premier tour[3]. Le , elle arrive en tête du premier tour avec 34,9% des suffrages exprimés suivie par François Bayrou à 23,63% et Éric Saubatte (UMP) à 21,72%. Elle l'emporte au second tour dans une triangulaire avec 42,78% des voix, battant donc le sortant MoDem (30,17%) et le candidat de droite (27,04%)[4].
Elle fait partie des députés frondeurs et s'oppose à la loi Travail, sans toutefois signer l'une des deux motions de censure lancées contre celle-ci[5].
