球種は元来、最速160.9km/h、平均150km/hのフォーシームに、平均128km/hのカーブ、平均133km/hのチェンジアップの3球種だった。2003年には、平均142km/hのスライダーを習得し、以降はメインの変化球をカーブからスライダーに変更した。ツインズ移籍後は、稀にカットボールも投げるようになり、全体的に球速も上がっていった。全盛期にはカーブを投げる頻度も大幅に減り、フォーシームとスライダーの2球種で投球全体の約90%以上を占めた。トミー・ジョン手術明けの2011年以降は、ツーシームも習得し、再びカーブを使い始めた。また、速球（フォーシーム、ツーシーム）の割合を減らし、スライダー、カーブ、チェンジアップが約40～45%を占めるようになった。球速と球威の低下をカバーするため、パワーピッチャー・タイプから技巧派寄りにシフトしている。奪三振が多く、リリーフに転向した2003年以降5年連続で、奪三振数が投球回数を上回っており、その間の奪三振率は10.91に達している。GO/AO（ゴロアウト/Ground Outとフライアウト/Air Outの比率）が1を下回り、典型的なフライボールピッチャーだったが、その比率が2007年に1.04と1を上回り、2008年には1.42と年々上昇している。制球はやや荒れ気味で、ジョニー・デイモンは「ネイサンは力強い球を投げるけど、そこらじゅうに球が散る時がある」と評している。投球モーションが大きいため、盗塁阻止率が低いが、リリーフ転向後は四球で無駄に走者を出すことはなく、与四球率はツインズ、レンジャーズ時代にかけて、2点台以下を記録している。ポストシーズンでは通算10試合に登板しているが、防御率8.10とよく打たれていて、各シリーズを突破したことがない。
2016年8月16日に古巣ジャイアンツとマイナー契約を結んだ。9月3日にメジャー契約を結びアクティブロースター入りし、9月4日のシカゴ・カブス戦の延長12回裏に登板し、1イニング無失点だった。11月3日にFAとなった。
2016年5月17日にシカゴ・カブスとメジャー契約を結んだ。球団は60日間の故障者リストに載せた。7月24日にメジャー復帰し、同日のミルウォーキー・ブルワーズ戦で移籍後初登板で勝利投手となった。8月5日に故障者リスト入りしていたホルヘ・ソレアの戦列復帰に伴い、メジャー登録枠を空けるために40人枠から外され、事実上の戦力外となった。
2013年12月4日に2年総額2000万ドルでデトロイト・タイガースと契約。タイガース加入1年目は、リーグ5位となる35セーブを挙げたが、自己ワーストのセーブ失敗7回、防御率4.81は自己ワースト3位、WHIP1.53は実にメジャー2年目の2000年以来となる自己ワースト2位に終わり、セーブ数とは対照的に大不振に陥った。2015年4月6日の対ミネソタ・ツインズ戦でシーズン初登板し、セーブを挙げた。しかし、その後、肘に不調を発症してマイナーで調整登板していたが、そこで更に痛みが増したため、検査を受けて結局自身2度目となるトミー・ジョン手術を受けることになった。40歳と高齢である事情もあり、このまま引退に追い込まれる可能性も取り沙汰されたが、ネイサン自身は復活を目指し、引退するつもりはないと明言した。11月3日にFAとなった。
フランスのピレネー＝アトランティック県ビアリッツに生まれる。父親はイタリア系のコントラバス奏者。9歳でトゥールーズ音楽院に入学し、13歳で首席となる。少年時代は音楽だけでなく、水泳やボクシングの選手としても優秀だった。1926年にパリ音楽院に進学し、15歳で首席となる。1927年にクレトリー弦楽四重奏団に加わる。1933年にパリ・オペラ座管弦楽団に入団し、ワルター・ストラーラムやアルトゥーロ・トスカニーニ、ブルーノ・ワルター、ヴィルヘルム・フルトヴェングラーの指揮で演奏する。1937年にウィーン国際チェロ・コンクールで優勝し、ソリストとして、パドルー管弦楽団やラムルー管弦楽団と共演を果たす。その後はフランス国立放送管弦楽団の最初の演奏会に加わり、オーストリアやポーランド、イタリアに客演した。1945年より独奏者としての活動に没頭し、ロンドン、デン・ハーグ、ジュネーヴ、ローマ、ベルリンに巡演する。1949年にフルニエの後任としてパリ音楽院の教授に就任、1952年にシエーナのキジアーナ音楽院で夏季講習会を開始する。1959年よりソリストとして録音も開始し、2度グランプリ・デュ・ディスク賞を獲得する。1965年に最初の米国遠征を実行し、指揮者シャルル・ミュンシュと共演する。1967年にデトモルト音楽高等学校の教授に就任、1968年から1970年までロンドン王立音楽院でも教鞭を執る。1969年にソ連で最初の演奏会を開く。1970年から1973年まで、サン＝ジャン＝ド＝リュズ・モーリス・ラヴェル夏季アカデミーで講習会を主催する。1973年より没年まで、ウィーン高等音楽学校に招かれ教授を務めた。同時代の作曲家から献呈された数々の作品を初演した。トニー・オーバンの《カンティレーナと変奏 Cantilène variée 》（1946年）、フローラン・シュミットの《 Introït, récit et congé》（1951年）、アンドレ・ジョリヴェの《チェロ協奏曲 第1番》（1962年）、アントワーヌ・ティスネの《チェロ協奏曲》（1969年）といった作品がある。1715年製のジュゼッペ・グァルネリを長年使っていたが、後に1741年製のガリアーノを使うようになった。しかし近代の楽器も好んで弾き、とりわけベルナルデルやミルモンを愛用した。1988年にシエナで客死した。76歳であった。著名な門人にヨハネス・ゴリツキ、ワルター・ノータス、ハインリヒ・シフらがいる。