Енгибаров уже несколько лет снимался в фильмах и имел множество друзей в киношной среде. Одним из его приятелей был режиссер с Одесской киностудии Георгий Юнгвальд-Хилькевич. В один из весенних дней 1966 года он пришел на очередное представление Московского цирка, который гастролировал в Одессе, чтобы встретиться с другом. Но, увидев там Наташу, настолько был потрясен ее внешностью, что на следующий день явился к ней в гостиницу и пригласил сниматься в своем фильме. Причем его симпатия оказалась такой сильной, что через пару-тройку дней он снял уже утвержденную на главную роль актрису Марэ Хиластэ и заменил ее Варлей. Однако худсовет это дело «завернул», в итоге главную роль сыграла очень популярная в те годы актриса Раиса Недашковская, а Варлей досталась эпизодическая роль медсестры.
К сожалению, картину на экран тогда так и не выпустили, найдя в ней то ли идеологические, то ли эстетические недостатки. Однако, несмотря на эту неудачу, съемки в этом фильме сослужили Варлей хорошую службу: именно там на нее обратила внимание Татьяна Семенова, ассистентка Леонида Гайдая, который в те дни готовился к съемкам фильма «Кавказская пленница». Когда Варлей вернулась из Одессы в Москву, дома ее уже ждала телеграмма с «Мосфильма» с просьбой явиться на пробы, которые состоялись 13 апреля 1966 года в павильоне № 9, ассистировал на них юной актрисе Герман Качин.
Съемки «Кавказской пленницы» начались 22 апреля 1966 года в 4-м павильоне «Мосфильма», но пока без участия Варлей (снимали эпизоды с участием Этуша (Саахов), Мкртчяна (Джабраил), Никулина (Балбес), Вицина (Трус) и Моргунова (Бывалый). Зато чуть раньше ее в фильме снялась еще одна актриса, которая играла эпизодическую роль супруги Джабраила, – Донара Мкртчян
. Поскольку роль Джабраила исполнял ее законный супруг Фрунзик Мкртчян, получился семейный тандем как в жизни, так и в фильме.Донара родилась в 1941 году под Ленинаканом (ныне – Гюмри). С Мкртчяном она познакомилась в конце 50-х. Он родился и жил в самом Ленинакане и на тот момент уже успел развестись со своей первой женой Кнарой. С Донарой он познакомился при следующих обстоятельствах. Она приехала в Ленинакан поступать в театрально-художественный институт и попросила Мкртчяна помочь ей в этом. Тот не смог ей отказать, а потом сделал девушке предложение руки и сердца. Она его приняла.
Первое время брак приносил им одни радости. Молодые искренне любили друг друга, родили на свет двух детей: дочь Нунэ и сына Вазгена. Мкртчян гордился своей красавицей женой и всячески старался ей помочь, даже в карьере. Это именно он добился ее приема в Ереванский театр имени Сундукяна, а также уговорил Гайдая снять ее в эпизодической роли своей жены в «Кавказской пленнице» (до этого она снялась в эпизодической роли в короткометражке «Губная помада № 4» (1964).
У Донары Мкртчян в «Кавказской пленнице» было всего два съемочных дня: один в павильоне, второй на натуре. Сначала снимали первый: 25 апреля в 4-м павильоне «Мосфильма» запечатлели на пленку эпизод, где Шурик узнает от жены Джабраила о том, что он помог украсть Нину, и собирается ее спасти, заявляя: «Свадьбы – не будет! Я ее украл, я ее и верну!»
Дальнейшая судьба Донары (как личная, так и творческая) сложится не очень счастливо. Так, в кино она снимется еще четыре раза. В фильмах: «Адам и Хева» (1970; эпизод), «Хатабала» (1971; сплетница), «Мужчины» (1972; Медея, жена Ромео), «Приключения Мгера в отпуске» (1973; эпизод).
Гораздо больше будет у нее ролей в театре имени Сундукяна, где она прослужит почти два десятка лет. Среди спектаклей с ее участием значились: «Салемские колдуньи», «Абрикосовое дерево», «Да, мир перевернулся», «Брат Пахтасар», «Глава республики», «Шестьдесят лет и три часа» и др.
Но вернемся к съемкам «Кавказской пленницы».
Варлей начала сниматься в фильме 28 апреля: в 9-м павильоне сняли сцену, где Нина бьет Шурика подносом по голове в эпизоде, когда он попытался ее спасти в усадьбе Саахова «Орлиное гнездо».
3 мая снимали эпизод, где Нина прикрывает свои изящные ножки скатеркой. Далее эпизоды с участием Варлей снимали в следующей последовательности.
4 мая – Нина открывает окно, но видит решетку; Нина открывает другое окно, но внизу – пропасть.
5 мая – Нина бьет кулаками в дверь, требуя, чтобы ее выпустили на свободу; в комнату к Нине входит Трус, садится на коврик, принесенный с собой; Трус умиляется, глядя на Нину, которая ест; к Нине входит Балбес с подносом на голове; Балбес кидает вверх бублик; Нина, закрыв дверь, видит перед собой дядю (его в кадре нет) и объявляет голодовку.
6 мая – лицо Нины, увидевшей в замочной скважине Шурика, Джабраил следит за Ниной; на Балбеса падает бублик; входит Бывалый; Нина принимается за еду.
О том, каким образом снимался эпизод с едой, вспоминает сама Наталья Варлей: