Η Έλενα Ναθαναήλ γεννήθηκε στις 19 Ιανουαρίου 1947 στη Νέα Φιλαδέλφεια Αττικής από πλούσια οικογένεια. Ο πατέρας της, με καταγωγή από τη Μικρά Ασία, έφερε το επώνυμο Δεληβασίλης και ήταν υφαντουργός, ενώ το επίθετο της μητέρας της, που καταγόταν από τη Μάνη, ήταν Ναθαναήλ.
Ήταν δεν ήταν δεκάξι χρονών η Έλενα Ναθαναήλ όταν βρέθηκε, συνοδευόμενη από τον δημοσιογράφο Δημήτρη Λυμπερόπουλο, στα γυρίσματα της Ψεύτρας του Γιάννη Δαλιανίδη με την Αλίκη Βουγιουκλάκη. Ο σκηνοθέτης, απόλυτος άρχοντας των στούντιο του Φίνου, με το που την είδε, έμεινε άναυδος με την ομορφιά του έφηβου κοριτσιού, όπως άλλωστε οι πάντες εκείνη την εποχή.
Η αντίδρασή του ήταν ακαριαία: «Δεν έχεις δουλειά πίσω από τις κάμερες, αλλά μπροστά από αυτές, σε περιμένει από αύριο συμβόλαιο με το όνομά σου στα γραφεία της Φίνος Φιλμ, Χίου 53. Ποιο είναι, αλήθεια, το όνομα σου;». «Δεληβασίλη» απάντησε εκείνη. «Της μητέρας σου;». «Ναθαναήλ». «Ε, μ’ αυτό, σε περιμένει ένας ρόλος στην επόμενή μου ταινία».
• Σπούδασε στη Δραματική Σχολή του Πέλου Κατσέλη και πρωτοεμφανίστηκε στο σινεμά στην ταινία του Γιάννη Δαλιανίδη Κάτι να καίει (1963) στην ηλικία των 16 ετών. Στη Γερμανία συμμετείχε στο φιλμ του Ραλφ Τίλε “Το αίμα των Βέλσουγκ” . Επιστρέφοντας στην Ελλάδα έκανε καριέρα στο θέατρο και το σινεμά. To 1968 βραβεύτηκε στο Φεστιβάλ ελληνικού Κινηματογράφου Θεσσαλονίκης για την ταινία Ραντεβού με μία άγνωστη.
→Το πρώτο της εξώφυλλο στο περιοδικό «Πρώτο» γοήτευσε τον Γερμανό σκηνοθέτη Ρoλφ Τίλε, που την κάλεσε να πρωταγωνιστήσει στο γερμανικό δράμα του 1965, Το Αίμα των Βελσούγκεν. Η ταινία συμμετείχε στο διαγωνιστικό τμήμα του 15ου Φεστιβάλ του Βερολίνου.
→Επιστρέφοντας στην Ελλάδα παίζει στην ταινία «Ντάμα Σπαθί» του Γιώργου Σκαλενάκη, η οποία διαγωνίσθηκε στο Φεστιβάλ Κινηματογράφου της Θεσσαλονίκης (1966) και στο κινηματογραφικό φεστιβάλ Σικάγου ένα χρόνο αργότερα.
→Το 1967 πρωταγωνιστεί στο κοινωνικό δράμα του Ντίμη Δαδήρα «Ο 13ος», που βραβεύτηκε στο Φεστιβάλ Θεσσαλονίκης για το σενάριο του Παύλου Κοντέλη.
→Το 1968 ήταν η σειρά της ίδιας να τιμηθεί στο Διεθνές Φεστιβάλ Κινηματογράφου Θεσσαλονίκης, για την ερμηνεία της στο κοινωνικό δράμα του Βασίλη Γεωργιάδη «Ραντεβού με μία άγνωστη». Την ίδια χρονιά γύρισε και την ταινία «Επιχείρησις Απόλλων» του Γιώργου Σκαλενάκη, όπου υποδυόταν μία όμορφη ελληνίδα ξεναγό. Η ταινία γνώρισε μεγάλη επιτυχία και στο εξωτερικό, καθώς πρόβαλλε τις ελληνικές ομορφιές.
→Το 1971 πρωταγωνίστησε μαζί με τον Λάκη Κομνηνό στο ερωτικό δράμα του Βασίλη Γεωργιάδη «Εκείνο το καλοκαίρι». Ήταν μία ελληνική εκδοχή του «Love Story», που ταυτίστηκε με τη μουσική του Γιάννη Σπανού.
Με τον Δαλιανίδη ξανασυναντήθηκαν στην κινηματογραφική μεταφορά του θεατρικού έργου του Δημήτρη Ψαθά Ξύπνα, Βασίλη, το οποίο είχε ήδη παίξει σε περιοδεία με τον Γιώργο Κωσταντίνου.
Ακολούθησαν το Άγγιγμα Ψυχής του Μανούσου Μανουσάκη και το πλέον πρόσφατο Γοργόνες.
Οι σινεφίλ θα τη θυμούνται από ταινίες όπως οι Απουσίες του Κατακουζηνού, η Παταγονία του Γιαννακάκη, το Στη σκιά του Lemmy Caution του Ζερβού, δίπλα σε παλιούς συμπρωταγωνιστές της όπως ο Λάκης Κομνηνός και ο Σπύρος Φωκάς, αλλά και από το σύντομο cameo role ως μητέρα του Άλκι Κούρκουλου, στο Black Out του Μενέλαου Καραμαγκιώλη.
Τα τελευταία χρόνια της ζωής της η Έλενα Ναθαναήλ απείχε από τα καλλιτεχνικά δρώμενα και ζούσε αποτραβηγμένη στο κτήμα της στην Εύβοια, μαζί με τον σύντροφό της, τον παλαίμαχο διεθνή ποδοσφαιριστή Τάσο Μητρόπουλο. Από τη σχέση της με τον επιχειρηματία Γιώργο Τσαγκάρη είχε αποκτήσει μία κόρη, την ηθοποιό και δημοσιογράφο Ίνκα Τσαγκάρη.
→ Η Έλενα Ναθαναήλ πέθανε στην Αθήνα στις 4 Μαρτίου 2008, σε ηλικία 61 ετών, χτυπημένη από καρκίνο στους πνεύμονες.
