Natalie Dormer está ganándose la atención de la crítica, el público y la industria con sus notables apariciones en cine, televisión, y sobre los escenarios.

Su paso más reciente por la gran pantalla ha sido en el papel de la revolucionaria directora de medios 'Cressida' en las dos taquilleras entregas de "Los juegos del hambre: Sinsajo", junto a Jennifer Lawrence, bajo la dirección de Francis Lawrence. Pronto será posible verla en el thriller de Stefan Ruzowitsky "Patient Zero", junto a Matt Smith, en el que una pandemia global sin precedentes provoca la evolución de una nueva y aterradora especie; Dormer interpreta a la doctora que intenta encontrar aceleradamente una cura. Entre el resto de sus filmes figuran "El consejero", de Ridley Scott, "Rush", de Ron Howard, "W.E.", de Madonna, "Un plan brillante", de Michael Radford, "Casanova", de Lasse Hallström, con Heath Ledger, y "Capitán América: El primer vengador", de Joe Johnston.

Pronto empezará a rodar "In Darkness", un thriller psicológico en el que interpreta a una música ciega. Dormer escribió el guion original con Anthony Byrne, que se encargará de dirigirla.

Ha interpretado a 'Margaery Tyrell', la aspirante a reina de la popular serie ganadora del premio Emmy de HBO "Juego de tronos", desde la segunda temporada de la misma, y volverá a aparecer en la sexta temporada, que se emite en 2016. Ha compartido en dos ocasiones con el resto del elenco una nominación al premio al mejor reparto del Sindicato de Actores (SAG). También es muy conocida entre los telespectadores por su papel principal de 'Ana Bolena' en la serie histórica de Showtime "Los Tudor", así como por su papel recurrente de 'Irene Adler/Moriarty' en la serie policiaca de la CBS "Elementary". También ha tenido papeles recurrentes en las producciones de la BBC "The Fades" y "Silk". Dormer también interpretó el año pasado el papel principal de 'lady Seymour Worsley' en el telefilme de la BBC de Sheree Folkson "The Scandalous Lady W", cuya virtud se cuestionó en 1782, en el que fue uno de los primeros juicios por divorcio del Reino Unido.

En 2010, debutó sobre los escenarios en el teatro Young Vic de Londres en el montaje de Luc Bondy de "Sweet Nothings", adaptación de la obra de Arthur Schnitzler "Liebelei". Regresó al Young Vic en 2012, en el montaje de Natalie Abrahami de la obra de Patrick Marber "After Miss Julie", en el papel principal.

En marzo de 2013, Dormer interpretó a 'Lady Puerta' en la dramatización radiofónica de la obra de Neil Gaiman "Neverwhere", junto a Benedict Cumberbatch y James McAvoy.