Actrice de composition russe. Sa mère est l'actrice du théâtre Pouchkine de Moscou Maria Zotovna Fonina. La famille a toujours vécu au théâtre, c'est pourquoi Natalia ne concevait pas sa vie en dehors du métier d'actrice. Passant les examens de l'institut d'histoire et d'archives, elle décide en même temps de se présenter au VGIK, dans l'atelier de Vladimir Belokourov. Elle commence sa première année, mais est renversée par une voiture et se blesse gravement aux yeux ; les médecins lui interdisent de poursuivre ses études.

De 1961 à 1967, elle travaille comme laborantine à l'institut de métallurgie de l'URSS, de 1967 à 1970 à la chaire de géologie de l'université d'État de Moscou. À partir de 1974, elle est actrice de la philharmonie régionale d'Ivanovo, de 1975 à 1977 actrice du Moskontsert.