Nathalie Bredella studierte Architektur an der Technischen Universität Berlin und der Cooper Union New York. Sie war wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Architekturfakultät der Technischen Universität Berlin und wurde 2008 an der Leibniz Universität Hannover im Fach Architekturtheorie mit einer Arbeit zu Architektur und Film promoviert. 2010/2011 war sie Research Fellow am Internationalen Kolleg für Kulturtechnikforschung und Medienphilosophie (IKKM) an der Bauhaus Universität Weimar, 2015/2016 Research Fellow an der DFG Kollegforschergruppe "Medienkulturen der Computersimulation" (MECS) der Leuphana Universität Lüneburg. Sie war Gastprofessorin für Architekturgeschichte mit dem Schwerpunkt Medien- und Gendertheorie an der Universität der Künste Berlin, wo sie zuvor mit einer DFG geförderten Stelle zum Thema "Architektur und neue Medien" tätig war. 2020 lehrte sie an der ETH Zürich über Architektur und Digitalität.
Ihre Arbeiten wurden in Zeitschriften wie Grazer Architekturmagazin, Architectural Research Quarterly, NTM Zeitschrift für Geschichte der Wissenschaften, Technik und Medizin sowie in mehreren Sammelbänden veröffentlicht, darunter When is the Digital in Architecture? (Canadian Centre for Architecture, Sternberg Press, 2017), und Werkzeuge des Entwerfens (diaphanes, 2018). Im Herbst 2021 erscheint The Architectural Imagination at the Digital Turn, bei Routledge.
An der TUM organisiert sie gemeinsam mit Doris Hallama, Frauenbeauftrage der Fakultät und Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Theorie und Geschichte der Architektur, Kunst und Design (Prof. Dr. Dietrich Erben), sowie mit Dr. Torsten Lange und weiteren Gastwissenschaftler*innen am Lehrstuhl ein internationales Symposium zum Thema „Architektur und Gender“ durch das Netzwerk Architekturwissenschaft. Außerdem hat sie zusammen mit Nick Förster, Mitarbeiter am Lehrstuhl für Architekturinformatik die Vortragsreihe „Histories of Digititations“ organisiert.