Что касается моих отношений с троицей… Они мне очень помогали, но и сильно хулиганили. Я была молоденькая, застенчивая. Когда они меня в кадре несли в мешке, то так щипали и щекотали, что я от смеха просто плакала… в мешке. Мы долго с режиссером репетировали сцену, где я хохочу над Шуриком, который залез в спальный мешок не с той стороны. На репетиции я хохочу, начинают снимать — меня «перемыкает». И тогда Гайдай договорился с Моргуновым. Они встали за камерой и одновременно с командой «Мотор!» подняли майки и почесали животы. При виде огромного живота Моргунова и впалого Гайдая у меня началась истерика…»
Премьера «Кавказской пленницы» состоялась в Москве 1 апреля 1967 года. Успех картины был оглушительным. До конца года ее посмотрели 76,54 млн. зрителей, что позволило фильму уверенно занять первое место в прокате. К Варлей пришла всесоюзная слава. С этого момента ей буквально не давали прохода возбужденные почитатели ее таланта. Когда она с цирком приехала на гастроли в Горький, возле здания, где проходили представления, собралась внушительная толпа, которая желала получить автограф у молодой звезды. Эта толпа стояла у цирка три дня, с каждым днем увеличиваясь в размерах. В конце концов машу героиню пришлось срочно выводить из цирка через черный ход и уводить подальше от этого места.
В другом городе актрису поселили на втором этаже гостиницы, и каждый вечер к ней на балкон забирались поклонники, которые настойчиво предлагали ей руку и сердце. А однажды случилось и вовсе невероятное. К ней пришел незнакомый мужчина и потребовал с нее… денег. Как оказалось, утром того дня к нему в магазине подошла девушка и, представившись актрисой Варлей, попросила у него взаймы денег. «Мне не хватает на сапоги, которые я для себя здесь присмотрела. Вы не волнуйтесь, я живу в гостинице недалеко отсюда и вечером вы можете зайти ко мне за долгом». Говорила она это с таким искренним выражением лица, что мужчина не смог ей отказать. И вот теперь мужчина требовал этих денег от настоящей Варлей. «Но я ведь не похожа на ту девушку», — пыталась вразумить своего посетителя паша героиня. «Но вы и на Варлей не очень-то похожи, — произнес неожиданно незнакомец. — У вас и волосы другие, чем у Мины в фильме». Актрисе потребовалось еще несколько минут, чтобы доказать мужчине, что она — настоящая Варлей, а девушка из магазина — аферистка.
Стоит отметить, что, несмотря на такой огромный успех фильма «Кавказская пленница», сама Варлей получила за него премию сначала в 200 рублей, плюс еще 100, когда успех повторился.
Между тем в конце октября того же, 1967, года состоялась еще одна премьера фильма, в котором Варлей сыграла главную роль. Речь идет о картине К. Ершова и Г. Кропачева «Вий». Можно смело сказать, что это был первый фильм ужасов в нашем отечественном кино: в прокате он занял 13-е место, собрав 32,6 млн. зрителей. Варлей сыграла в нем роль Панночки.
Актриса вспоминает: «На съемках этой картины мне не раз бывало страшно. Например, когда я выпала из гроба. Гроб был привязан на длинной веревке к стреле крана и на большой скорости несся по кругу. В какой-то момент я потеряла равновесие и свалилась, летела вниз головой. Даже сгруппироваться не успела. Леня Куравлев меня поймал. Проявил, можно сказать, чудеса циркового партнерства. Со мной ничего не произошло, а по стране пошел слух, что я погибла…
Вообще, только много позднее я осознала, какой был страшный грех сниматься в картине «Вий».
Когда «Вий» вышел на экраны страны, Наталья Варлей уже не выступала в цирке: летом она успешно сдала экзамены и стала студенткой Театрального училища имени Щукина (на этом же курсе, которым руководил Ю. Катин-Ярцев, учились Н. Гундарева, Ю. Богатырев, К. Райкин и другие актеры, ставшие затем звездами). Параллельно с учебой продолжала сниматься в кино. Она тогда снялась в фильмах: «Золото» (1970), «Бег», «Двенадцать стульев», «Семь невест ефрейтора Збруева» (все — 1971), «Черные сухари» (1972) и др.
В конце 60-х Н. Варлей вышла замуж за своего однокурсника — Владимира Тихонова (он был сыном Н. Мордюковой и В. Тихонова). Вот как она описывает историю своего замужества: «Володя влюбился в меня, когда увидел «Кавказскую пленницу». Он был молодым, сильным, крепким. У нас были общие дипломные спектакли, я играла Снегурочку, он — Мезгиря. Он был очень способный человек, с прекрасными внешними данными, добрый по сути. Володя четыре года ночевал на чердаке, чтобы увидеть, как я прохожу мимо. Но когда мы поженились, он стал ревновать меня к каждому фонарному столбу. Находились люди, которые говорили ему: «Я с ней был». И мы выясняли отношения через день!»