После окончания школы Наталья Бурмистрова поступила в Ленинградский институт точной механики и оптики, но со второго курса ушла в театральный.
Окончив СПбГАТИ (курс. А. Андреева), актриса пришла работать в Санкт-Петербургский академический театр Комедии им. Акимова.
Наталья Бурмистрова стала известна телезрителям как Лариса из дружной троицы героев сериала "Агентство НЛС". Эта роль - самая первая в ее творческой карьере. Съемки начались, когда Наталья была еще студенткой. Она начинала свою творческую карьеру, играя в дипломном спектакле роль дремучей тамбовской старухи: на четвертом курсе в институте они ставили дипломные спектакли – один по пьесе Александра Николаевича Островского «На бойком месте» и другой – «Петербургские водевили». И вот именно в этих спектаклях ее увидела Инна Лазаревна Шлионская и пригласила на пробы в сериал.
Начало оказалось удачным, а Бурмистрову сегодня называют одной из самых многообещающих молодых актрис Петербурга.
Первый художественный фильм, в котором у Натальи Бурмистровой была совсем небольшая работа, назывался «Письма к Эльзе» (режиссер Игорь Масленников), где она сыграла ожесточенную и жестокую деревенскую женщину, вынужденную терпеть измены мужа. Затем был фильм «Лопухи» (режиссеры Андрей Коршунов и Михаил Вассербаум) – светлая комедия, в которой героиня актрисы – взбалмошная, сумасбродная богатая дамочка.
В 2007 году Наталья Бурмистрова снималась у режиссера Дмитрия Месхиева в картине «Семь кабинок». Действие картины происходит в женском туалете модного ночного клуба, в котором она впервые попробовала выполнить сама каскадерские трюки.
Актриса Наталья Бурмистрова умеет вышивать, и вязать: уже пять лет она вышивает картину, где две смешные старушки пьют чай из блюдец. Ей нравится отдыхать в деревне, ходить за ягодами и за грибами: ее увлекает сам процесс сбора ягод и поиска грибов. К этому занятию Наталью приучила еще бабушка. В настоящем лесу нет никаких посторонних, механических звуков, там стоит тишина, которая наполняет душу настоящим покоем.
Актриса Петербургского академического театра Комедии имени Н.П.Акимова.
Была замужем за актером Алексеем Барабашем, от которого у Натальи родился сын Арсений.