Nathanaël Gouin-Mossé commence l'étude du piano et du violon à l'âge de 4 ans ; En premier lieu , au Conservatoire de Rouen où il travaille avec François Chaplin , puis au Conservatoire de Toulouse ou il poursuit sa formation. C'est à l'âge de 10 ans que Nathanaël aura le privilège de vivre sa première véritable expérience scénique, en soliste avec l'Orchestre de Chambre de Toulouse , sous la direction d'Alain Moglia dans une création de Patrick Burgan .  Formé par Frédéric Vaysse et Thierry Huillet, son parcours est ponctué de premiers prix avec félicitations en Piano et Accompagnement au CNR de Toulouse.

En 2007 , il est reçu a l'unanimité au CNSM de Paris dans la classe de Michel Beroff , Denis Pascal et Eric le Sage. Dès lors, il se perfectionne avec de grandes personnalités de la musique telles que Pierre Laurent Aimard,Dimitri Bashkirov, Jean-Claude Pennetier, Christoph Eschenbach, Menahem Pressler, Claire Desert, Christian Ivaldi ou encore les membres du Trio Wanderer . Il obtient ainsi son Master de Piano au Conservatoire de Paris (juin 2011).

En septembre 2009 , il remporte le premier prix du Concours Johannes Brahms à "Portschäch" en Autriche . Il se produit souvent dans de nombreux récitals à Paris et en province dans le cadre de Festivals ( La Roque d'Anthéron , Orangerie de Sceaux, Orangerie de Bagatelle, Piano en Saintonge); Egalement avec orchestre , comme dans le 23ème concerto K488 de W.A Mozart (2008) , la Fantaisie pour piano, choeur et orchestre de Beethoven (2010) le carnaval des animaux de Saint-Saëns (2011) et dans des concertos de Liszt, Schumann et Chopin en 2012.

Passionné de musique de chambre, il se produit avec les jeunes de sa génération tel que Fabrice Millischer (trombone), avec lequel il enregistre un Cd  intitulé Pérégrinations (2010 Flex Editions). Fondateur du Trio Werther , il obtient au sein de cet ensemble une médaille à l'unanimité au 55ème concours Maria Canals de Barcelone (2009), un prix de la presse au Concours de musique de Chambre de Lyon (2011)  puis est invité dans le cadre des "Ensembles en résidence" au Festival International de la Roque d'Anthéron 2009 et 2010, au cours duquel le trio est amené à jouer en direct sur France Musiques. Avec ce même trio,  il réalise des tournées en Israël en octobre 2009 ainsi qu'en février 2011 pour de nombreux concerts à Jérusalem et Tel-Aviv . En aout 2010, il remporte avec son partenaire violoniste Guillaume Chilemme, le premier prix du Concours international de duos de Suède à Katrineholm . 

En septembre 2010, il est lauréat d'une bourse de la fondation Carla Bruni-Sarkozy qui lui permet de se perfectionner un semestre au sein de la prestigieuse Juilliard School de New York. A cette occasion , il travaille aux cotés de Jérome Lowenthal et de Matti Raekallio.

Enfin, dès janvier 2011, Nathanael étudie un semestre durant auprès d'Elisso Wirssaladze (Hochschule de Munich), dans le cadre du programme d'échange Erasmus. En 2011 , il devient lauréat de la fondation Banque Populaire .