En 1993, Nathalie Di Palma effectue son premier contact avec la communauté Gaie et Lesbienne auprès de Jeunesse Lambda. Puis, en 1994, elle devient cofondatrice de l’Association Gais et Lesbiennes du Cégep du Vieux Montréal : elle en deviendra la présidente l’année suivante et organisera subséquemment les semaines de la Fierté gaie dans le Cégep, et ce, pendant 3 ans.
En 1993, elle prend la parole pour le volet jeunesse pendant les audiences publiques organisées par la Commission des droits de la personne du Québec sur la discrimination et la violence vécues par les gais et les lesbiennes au Québec. L’année suivante, le rapport intitulé « De l’illégalité à l’égalité » est déposé à l’Assemblée nationale. Il comprend 41 recommandations visant à contrer les discriminations persistantes à l’endroit des personnes homosexuelles.
En 1996, Nathalie se joint au comité fondateur du RLQ/QLN. De 1993 à 2003, elle sera intervenante au GRIS Montréal afin de démystifier l’homosexualité dans les écoles. De 1994 à 2001, elle participe à plusieurs émissions de télévision sur l’homosexualité et accroit la discussion sur la visibilité lesbienne. Sportive à ses heures, Nathalie participe aux 1ers Out Games à Montréal, en 2006. En 2012, elle sera chargée de projet pour la Fondation Émergence afin de sensibiliser les communautés culturelles à l’homosexualité.
Dès 1995, Nathalie sera coanimatrice de l’émission de radio la Ballade des Furies, qui deviendra Lesbo-sons, qu’elle anime depuis 2005, sur les ondes de CKUT 90.3 FM. Nathalie demeure une des rares voix de lesbiennes pionnières dans le paysage radiophonique québécois.
En janvier 2020, elle reçoit une médaille de l’Assemblée Nationale afin de souligner ses 27 ans de bénévolat au sein de la communauté LGBTQ+
En 2019, elle revient au RLQ comme vice-présidente du CA. Puis, un an plus tard elle y siège comme présidente jusqu'en 2023.
