En 1992, Nathanaël Karmitz realiza su primer cortometraje, L’homme Télé. En marzo de 1995, crea NADA, una sociedad productora de cortometrajes y eventos culturales. En 1997 se una a mk2 para desarrollar las actividades anexas vinculadas a los cines, entre las que destacan el mk2 Project Café, dedicado al vídeo arte. En 2000 lanza la filial mk2 éditions, de la cual asume la dirección. En 2001 crea el sello mk2 music. De 2000 a 2003 forma parte del equipo de diseño del complejo mk2 Bibliothèque, que abre sus puertas el 19 de febrero de 2003. Seguidamente asume la dirección en 2004 del departamento de contenidos del grupo, responsable de la producción y distribución de películas, las ventas internacionales y la edición.

En octubre de 2005 es designado Director General de mk2, convirtiéndose así en Presidente del Consejo de administración. Posteriormente, Nathanaël Karmitz produce y coproduce numerosas películas, entre ellas: 13 Tzameti del joven talento georgiano Gela Babluani (León del futuro en Venecia 2005, Premio del Jurado en Sundance 2006, Premio Revelación del año en los European Awards 2006), Parque Paranoico de Gus Van Sant (Premio del 60º aniversario del Festival de Cannes 2006), Después de mayo y Las horas del verano de Olivier Assayas (tres veces condecorada como Mejor película extranjera por los críticos de Boston, Nueva York y Los Ángeles en 2009), Like Someone in love y Copia certificada de Abbas Kiarostami con Juliette Binoche (Premio a la interpretación del Festival de Cannes 2010), Vénus Noire de Abdellatif Kechiche, On the road de Walter Salles, Laurence Anyways, Tom à la ferme y Juste la Fin du monde de Xavier Dolan (Grand Prix, Cannes 2016, César al Mejor director 2017), Más allá de las montañas de Jia Zhangke (2015), y Cold War de Pawel Pawlikowski (2017).
En Francia ha distribuido una cincuentena de películas, entre las que destacan Tú, yo y todos los demás de Miranda July (Caméra d’Or en Cannes 2005), Hunger de Steve McQueen (Caméra d’Or en Cannes 2008), Fish Tank de Andréa Arnold (Premio del Jurado en Cannes 2009), El infierno de Henri-George Clouzot de Serge Bromberg (César al Mejor documental 2010), Shame de Steve McQueen (Premio al Mejor actor en Venecia 2011).

Nathanaël Karmitz es el primer exhibidor de París en anunciar que su red de salas está totalmente equipada con tecnología digital, además de ser pionero del 3D y la revolución digital ya que fue el distribuidor en Francia de la primera película concebida para ser proyectada en 3D: Vamos a la luna de Ben Stassen.
En 2010 abre, Germain Paradisio en el corazón del barrio Latino de París, la primera sala de cine a demanda, privada y de lujo de París. Situada en el subsuelo del Café Germain y totalmente diseñada por India Mahdavi, la sala se impone rápidamente como una referencia en su género. En 2011 se inaugura la sala de cine secreta del club Silencio, la sala mk2 Grand Palais en 2012 y dos salas en el corazón del Palais de Tokyo en 2014: Madame y Miss Cinéma.
En junio de 2014 adquiere la red de salas CINESUR, la cadena de cines más importante del sur de España y el primer circuito de salas de Andalucía. De Sevilla hasta Córdoba, pasando por Málaga y Toledo, mk2 adquiere una red de cines formada por 9 complejos cinematográficos y 110 salas con un total de 20 000 butacas y cerca de 4 millones de espectadores anuales.
Crédito de la fotografía: Philippe Quaisse para mk2 (2011)