Natalina Diotallevi è la perpetua di Don Matteo. Interpretata da Nathalie Guetta, è originaria di Napoli, ha trascorso la sua infanzia e la sua adolescenza in un orfanotrofio, per poi intraprendere la carriera di acrobata in un circo. Una volta abbandonata la strada circense si è recata a Gubbio, dove ha trovato lavoro come perpetua di don Luigi prima e di don Matteo dopo. La donna si caratterizza per il grande affetto che prova verso gli abitanti della canonica e i parrocchiani. In particolare si affeziona a tutti i bambini che vi vengono ospitati: Nerino, Camilla, Tommaso, Agostino. Natalina ha un fratello, Raniero, che ha condiviso con lei una triste infanzia passata tra orfanotrofi e affidamenti e una nipotina piccola Bianca, che compaiono nell’episodio Il fratello di Natalina (sesta stagione).
Natalina è single, anche se sogna un marito e dei figli. Dopo aver subito una truffa nella terza stagione, diventa più diffidente. Nella quinta stagione Pippo la corteggia, ma lei rifiuta le sue attenzioni. Nella sesta e settima stagione appare via via sempre più rassegnata, seppure con amarezza, al suo destino di single.
Gli episodi che vedono direttamente coinvolta Natalina Diotallevi nel caso da risolvere sono La confessione (seconda stagione), Natalina innamorata (terza stagione), La valigia (quarta stagione) Una domenica tranquilla (quinta stagione), Una margherita per Natalina (settima stagione), Addio Natalina! (nona stagione), Onora il padre e la madre (dodicesima stagione).
Nell’ottava stagione nella sagrestia arriverà Laura, una giovane ragazza incinta, con cui inizialmente non avrà un buon rapporto. L’aria si appesantirà ancor di più con la nascita di Ester: Natalina infatti vorrebbe farla battezzare mentre la madre non vuole. Col tempo le due però si affezioneranno e Natalina riuscirà a far cambiare idea a Laura, che le chiederà di fare da madrina ad Ester. La bambina verrà poi battezzata e come secondo nome la madre sceglierà proprio Natalina.
