Zea nació en el Condado de Harris, Texas, y asistió a la Monahans High School, graduándose en 1993.

Luego se graduó en The American Musical and Dramatic Academy de Nueva York.

En 2004 actuó en el drama policial The Shield FX siendo el interés romántico de (Michael Chiklis) Vic Mackey.

Su siguiente gran papel fue en la serie de ABC Dirty Sexy Money, dando vida a Karen Darling.

Natalie tuvo también una aparición en un episodio de Two and a half men como Collen en el 2005.