Nathalia Milstein wurde 1995 in Lyon in einer russischen Musikerfamilie geboren und begann im Alter von 4 Jahren mit dem Klavierspiel bei ihrem Vater Serguei Milstein. 2013 kehrte Nathalia an die Haute école de Musique de Genève in die Klasse von Nelson Goerner zurück; nachdem sie den Bachelor und den Master als Solistin mit Auszeichnung abgeschlossen hatte, setzte sie ihr Studium bei Nelson Goerner an der Barenboim-Said Akademie in Berlin fort. Im Jahr 2018, ebenfalls an der Barenboim-Said Akademie, tritt Nathalia der Klasse von András Schiff bei.

Während ihrer gesamten Ausbildung wurde Nathalia von herausragenden Musikern und Pädagogen wie Daniel Barenboim, Mikhail Voskressensky, Elena Ashkenazy, Jan Wijn, Menahem Pressler und Enrico Pace beraten.

Internationalen Klavierwettbewerb in Dublin im Mai 2015 gewann Nathalia Milstein den 1. Preis und erlangte damit internationalen Erfolg. Seitdem wurde sie u. a. zu Recitals in die Carnegie Hall (Zankel Hall) in New York, die National Concert Hall in Dublin, die Wigmore Hall in London, das Gewandhaus in Leipzig, den Pierre Boulez Saal in Berlin und das Auditorium de la Maison de la Radio eingeladen.

Nathalia gewann bereits in jungen Jahren Wettbewerbe; zu ihren Auszeichnungen gehören - der 1. Preis in ihrer Kategorie beim 3. Internationalen Concerti-Wettbewerb in Manchester, der 2. Preis beim Grand Concours International de Piano à Corbelin 2013 oder der 1. Preis beim Internationalen Klavierwettbewerb in Gaillard 2014.

Außerdem gewann sie den Prix Jeune Soliste des Médias Francophones Publics 2017, der von französischen, schweizerischen, belgischen und kanadischen Radiosendern verliehen wird.

Zu den Festivals, zu denen sie eingeladen wurde, gehören das Festival International de la Roque d'Anthéron, das Festival Radio France Occitanie, das New Ross Piano Festival, »Lille Piano Festival«, »La Folle Journée«, die »Flâneries de Reims« und das Zaubersee-Festival in Luzern.

Als leidenschaftliche Kammermusikerin steht Nathalia regelmäßig mit renommierten Musikern auf der Bühne und wird zu Auftritten bei Kammermusikfestivals wie dem West Cork Chamber Music Festival, dem Intonations Festival in Berlin, Lavaux Classic in der Schweiz sowie dem Schiermonnikoog Festival und dem Scaldis Festival in den Niederlanden eingeladen. Darüber hinaus wurde sie eingeladen, mit dem Pražák-Quartett für deren den Werken von Bedřich Smetana gewidmete CD zusammenzuarbeiten.

Seit mehreren Jahren bildet sie ein Duo mit ihrer Schwester, der Geigerin Maria Milstein; sie haben zusammen zwei CDs aufgenommen - »La Sonate de Vinteuil« (2017) und »Ravel Voyageur« (2019), die beide bei Mirare erschienen sind und von der internationalen Presse hoch gelobt wurden.

In der Saison 2020/21 wird Nathalia trotz der Pause des kulturellen Lebens die Gelegenheit gehabt haben, das Orchestre Philharmonique de Radio France - mit dem sie 2016 ihr Debüt gab - unter der Leitung von Mikko Franck wiederzusehen, und sie arbeitet auch mit dem Orchestre de Chambre de Genève und Arie van Beek zusammen.

In den Jahren 2021/22 wird Nathalia die Gelegenheit haben, im Rahmen der von András Schiff organisierten Konzertreihe »Building Bridges« durch Europa zu reisen.Unterstützt von der Fondation Safran und der Fondation Tempo hat Nathalia Milstein eine erste CD aufgenommen, die Prokofiev und Ravel verbindet und 2018 bei Mirare erschien und mit einem Choc Classica ausgezeichnet wurde; eine zweite CD »Visions fugitives« wurde im September 2021 veröffentlicht und mit dem Choc Classica de l'année 2021 belohnt.