В 1984 году окончила Театральное училище имени Б.Щукина (курс А.Т. Бурова).
После окончания работала в разных студиях; Ансамбле «Люди и Куклы» под руководством А.Хамта, «Современнике-2» под руководством М.Ефремова.
На сцене Театра сатиры дебютировала в 1990 году в ролях Лидии Чебоксаровой в спектакле «Бешеные деньги» и миссис Чивли в «Идеальном муже». О ее героинях писали, что им «чужда бытовая заземленность, в них всегда есть какой-то неожиданный поворот, парадокс», «они не мелки, не пошлы, не корыстны», они «знают неустойчивость судьбы и безграничность человеческого коварства».
За годы работы в театре актриса играла ведущие роли - Лиан («Священные чудовища»), Параша («Горячее сердце») Любовь («Последние»), Катарина («Укрощение строптивой»), Оля («Путешествие на краю»), Ольга («Вышел ангел из тумана…»).
Замечательную и красивую актрису можно увидеть в спектаклях «Женщины без границ», «Как пришить старушку», «Орнифль».
Паралельно на протяжении 4х лет играла в спектакле Ярославского камерного театра под руководством В.А. Воронцова, организованного Юрием Ваксманом. Наталья Карпунина участвует в звукозаписи книг для слепых.
Снималась в кино: «Где находится нофелет» режиссер Бежанов, «Долгое прощание» режиссер Урсуляк. «Ликвидация» режиссер Урсуляк. Сыграла в сериалах «Любовь как любовь» и «Закон и порядок».