Archiviste paléographe (prom. 2006), Nathalie Sage Pranchère a choisi la voie de l’enseignement et de la recherche en obtenant l’agrégation d’histoire en 2007 et en préparant sous la direction d’Olivier Faron et Jean-Pierre Bardet une thèse intitulée L’école des sages-femmes. Les enjeux sociaux de la formation obstétricale en France (1786-1916), soutenue en 2011 à l’université Paris-Sorbonne.
Après plusieurs années d'enseignement en lycée (académie de Créteil), Nathalie Sage Pranchère est désormais chargée de recherche au CNRS et continue d'assurer des charges de cours à l’École du Louvre et en écoles de sages-femmes. Chercheuse au laboratoire SPHère (UMR 7219, CNRS/Université de Paris), elle poursuit ses travaux sur les professions de santé, leurs dynamiques de définition et de légitimation à l’époque contemporaine, et sur les incompatibilités sanguines mère-enfant au xxe siècle, tout en contribuant à une recherche collective autour de la mort périnatale au xixe siècle. Elle est enfin rédactrice en chef adjointe des Annales de Démographie Historique.