Natanael é um lateral esquerdo que se destaca pela sua velocidade e volume ofensivo. A sua baixa estatura e muita força o possibilitam ser muito ágil e veloz, e permitem com que chegue ao ataque com muita intensidade, dificultando a marcação das equipes adversárias. Além disso, Natanael tem um bom chute de longa distância e boas cobranças de bola parada.
Natanael foi revelado pelo Operário FC-MT, onde ficou até 2010, quando acertou com o Serra-ES. Depois disso, foi para o Cuiabá, onde foi titular desde 2011.
Sua carreira passou a ser gerenciada pela FJB Sports quando estava no Cuiabá, em 2013. Em dezembro deste mesmo ano, Natanael fechou contrato com o Atlético-PR.
Após uma excelente temporada em 2014 e um excelente início de temporada em 2015, em 29 de julho deste ano Natanael assinou com o Ludogorets da Bulgária, em negociação intermediada pela FJB Sports. A empresa apresentou outras opções para o atleta, mas o projeto do clube búlgaro, que jogava a Champions League, atraiu o jogador que resolveu juntamente com sua família em atuar na Bulgária.
No Ludogorets, Natanael atuou por 4 temporadas, sendo destaque e se tornando ídolo da torcida. Natanael chegou a marcar um gol de falta contra o Paris Saint Germain, em partida disputada pela Champions League.
No dia 02 de julho de 2019 o jogador foi anunciado como reforço do Sport Club Internacional, para ajudar nas campanhas da Copa do Brasil, Libertadores e Brasileirão. Atualmente, atua pelo Atlético-GO.
