Российская характерная актриса. Мать - актриса Московского Театра имени А.С. Пушкина Мария Зотовна Фонина. Семья всегда жила при театре, поэтому Наталья не мыслила жизни вне актёрской профессии. Сдавая экзамены в историко-архивный институт, одновременно решилась поступать и во ВГИК, в мастерскую Владимира Белокурова. Начала учиться на первом курсе, но попала под машину и серьёзно повредила зрение, врачи запретили ей продолжать учебу.

В 1961-1967 гг. работала лаборанткой в институте металлургии СССР, в 1967-1970 гг. - на кафедре геологии МГУ. С 1974 года - актриса Ивановской областной филармонии, в 1975-1977 гг. - актриса Москонцерта.