Nathalie Talec utilise à la fois la sculpture, la photographie, la vidéo, le dessin et la performance pour élaborer des œuvres autour du thème du froid, et comportant une fiction narrative. Graphiste à 19 ans pour la revue du palais de la Découverte à Paris, elle illustre des descriptifs scientifiques et conçoit, jusqu’en 1987, de nombreux dessins et notes pour préparer une expédition polaire (Archives du pôle, projets, notes d’une sédentaire, 1984-1986 ; Jeu de survie en chambre froide, 1985), qu’elle accomplira en 1988 au Groenland. En 1984, elle participe à l’exposition parisienne À Pierre et Marie, une exposition en travaux et donne une conférence sur le froid, au cours de laquelle des sonorités étranges s’entremêlent avec des dialogues d’explorateurs. À la même période, elle réalise sa première performance dans les rues de Cologne, vêtue d’une combinaison polaire (Cinq minutes sur la route du pôle, 1983). À la fin des années 1980, elle crée cette fois des objets évoquant le froid : une ancienne lampe à bronzer est recouverte de paraffine destinée à simuler la neige et la glace (Lampe à givrer, 1986) ; à l’intérieur d’un réfrigérateur est cachée une vidéo qui laisse apparaître, derrière une vitre givrée, le visage de l’artiste qui chante (Paroles gelées, 1986). Pour sa série Les Météores, qui vise à montrer les différents états de l’eau, elle recouvre une salle de la villa Arson à Nice avec la pièce Exhalaison (1989) : un matériau isolant sur lequel suintent des gouttes, donnant l’effet d’un changement thermique. Les Tableaux humides (1989) et l’Angle de refroidissement (1988) sont deux autres mises en abyme des mêmes concepts de saturation, d’humidité et d’évaporation. La plasticienne est invitée en 1990 à la Biennale de Venise dans la section Aperto.

Outre une réflexion scientifique, son travail montre aussi un réel goût pour la métamorphose et le déguisement, comme en témoignent ses autoportraits en tant qu’exploratrice, ses performances en tant que chanteuse et son identification en animal. Le masque du cerf devient, dans les années 2000, son icône : elle crée ainsi une figure fantastique, mi-humaine, mi-animale, jouant sur l’ambigüité de cet être hybride. En 2006, elle produit Haute fidélité, un parcours musical en 22 scènes, parmi les collections du musée du Louvre ; dans le grand salon d’apparat, elle est déguisée en rockstar, joue de la guitare électrique et a le nez qui saigne. La même année, elle participe à l’exposition Notre histoire, une scène artistique française émergente, au palais de Tokyo, et à La Force de l’art, au Grand Palais. En 2008, le Mac/Val, musée d’Art contemporain du Val-de-Marne, lui consacre une exposition personnelle.