Цирковой опыт Натальи Варлей помог ей получить роль в фильме Кавказская пленница, на которую пробовались 500 девушек.
Звезда цирка превзошла их всех, она была непосредственной с отличным чувством юмора и без стеснения появлялась перед камерой в купальнике, ведь для неё это был обычный цирковой костюм. Съёмки в легендарной комедии в миг прославили начинающую актрису на всю страну, и лишь об одном Наталья жалела всю оставшуюся жизнь. В последний момент режиссёр принял решение переозвучить молодую Наталью голосом Надежды Румянцевой.
Много лет спустя актриса раскрыла истинную причину этого.
В разгар съёмок киногруппа праздновала день рождения Александра Демьяненко. После шумного застолья режиссёр Гайдай вызвался проводить Наталью до гостиницы, а когда они добрались до места назначения, запер дверь и попытался поцеловать. Варлей оттолкнула режиссера и выставила за порог. На следующий день съёмки продолжились, как будто ничего не случилось, а вскоре актриса узнала, что не будет озвучивать свою героиню.