Nathalie Ginovart obtient en 1994 un doctorat ès sciences (neurosciences) de l’Université Claude Bernard de Lyon. Elle effectue ensuite un stage post-doctoral en neuroimagerie psychiatrique à l’Institut Karolinska, en Suède, où elle approfondit son expertise en imagerie moléculaire appliquée aux troubles psychiatriques. Ses recherches lui ont permis d’être nommée professeure assistante au Centre de Toxicomanie et de Santé Mentale de l’Université de Toronto en 1999, où elle développe de nouveaux outils et méthodes d'imagerie moléculaire pour l’étude in vivo des systèmes monoaminergiques centraux. 

En 2005, Nathalie Ginovart rejoint le Département de psychiatrie de la Faculté de médecine de l’UNIGE , où elle consolide et élargit son programme de recherche en neuroimagerie. Ses travaux portent sur l’identification des mécanismes neurobiologiques et des facteurs de vulnérabilité biologiques, comportementaux et environnementaux impliqués dans le développement des addictions. Par ailleurs investie dans la vie facultaire, elle est coresponsable de l’Unité d’enseignement de troisième année sur les neurosciences. Elle est nommée professeure associée au Département de psychiatrie de la Faculté de médecine en 2015, rejoint le Département de neuroscience fondamentale en co-affiliation en 2020, puis est promue à la fonction de professeure ordinaire en février 2026.