First of all, we should keep in mind that präteritum is normally not used in spoken german.
Having said that, let´s break it into pieces.
1) "I didn't see her".
Teoretically, Perfekt Partizip should suffice here, but there is a fact that we must take into account, something happens (happened) after the subject (I) "didn´t see her", so we should use another form of past that lets us describe an event in the past and another event that came short after, that is Plusquamperfekt, which is built with the verb in Partizip II and "haben" or "sein" (depending on how the verb builds its Perfekt) in Präteritum.
Our posibilities would then be:
- ich sah sie nicht. (Präteritum)
- ich habe sie nicht gesehen. (Perfekt)
- ich hatte sie nicht gesehen. ( Plusquamperfekt, chosen )
2) "and when I realized it was her" or "and when i realized that it was her".
Now we should talk about the event that came after what we just formulated in "far" past, but we talk about it in "near" past ( Perfekt Partizip ).
- und als ich bemerkt habe, (Perfekt)
Now for the "that it was her" part, we try first to use Perfekt Partizip, but since the main verb is "sein", and "sein" is a modal verb, we use Präteritum instead of Perfekt.
- dass es sie war. (Präteritum)
3) "it was already too late"
We use Präteritum once again, since a Modales Verb is involved.
In my opinion this would be a good aproximation to your idea:
Ich hatte sie nicht gesehen, und als ich bemerkt habe, dass sie es war, war es schon zu spät.
I would personally say it this way:
Nachdem ich sie nicht gesehen hatte, habe ich bemerkt, dass es sich um sie handelte, aber es war schon zu spät
Improvement by @Unknown User included.
Improvement by @Eugene Seidel:
Ich hatte sie nicht gesehen, und als ich sie erkannt habe, war es schon zu spät.
Reason: Odd / Non-standard use of "Nachdem".