В 1971 году окончила ЛГИТМиК (курс З.Я.Корогодского). В 1971-1975 годах - актриса Ленинградского ТЮЗа.
В 1975 году Наталья Попова была принята в труппу Ленинградского государственного театра им. Ленинского Комсомола (ныне Театр-фестиваль «Балтийский дом»).
Здесь актрисой созданы замечательные женские образы: Нина Заречная в знаменитой опорковской «Чайке» А.П.Чехова, Юлька в популярнейшем в свое время спектакле «Роман и Юлька» по прозе Г.Щербаковой, Ирина в «Утиной охоте» А.Вампилова, Саша в «Старом доме» А.Казанцева, Любовь в горьковских «Последних», Гретхен в «Фаусте» Гете, Гедда в «Гедде Габлер» Ибсена и многие-многие другие.
Некоторое время проживала в США (штат Мэн) вместе со своим мужем, известным артистом балета и балетмейстером Андреем Босовым, с которым поженились сразу после фильма «Двенадцать месяцев». Сын Илья - медиадизайнер.
С 1999 года преподает актерское мастерство в Санкт-Петербургском государственном университете культуры и искусств.
С 2000 года - вновь в труппе театра «Балтийский дом».
В 2003 году закончила университет, и получила второе образование - информатик-переводчик.
Поставила с учениками спектакли: «Вишневый сад» (А.П.Чехов), «Чайка» (А.П.Чехов), «Время и семья Конвей» (Д.Пристли) и другие. Пишет пьесы и занимается переводом.