De formation vétérinaire, Nathalie Bareille a choisi de devenir enseignant-chercheur en rejoignant l’école nationale vétérinaire de Nantes (Oniris) en 1991. Actuellement, en tant que professeur, elle enseigne la médecine des populations appliquée aux productions bovines. Elle est épidémiologiste et conduit des recherches sur les maladies multifactorielles des bovins dans des systèmes de production variés, tels que l’agriculture biologique. Elle est directrice de l’UMR BIOEPAR depuis 2022.