Советский художник-живописец, график, плакатист.
Родилась в Хомутовке Курской губернии. В 1918–1921 годах заведовала художественной секцией клуба при штабе стрелковой бригады дивизии. Училась в Школе В.Н. Мешкова в Москве, во Вхутемасе — Вхутеине, у Н.Н. Купреянова, П.Я. Павлинова.
Жила в Москве. В 1930-е года занималась книжной и журнальной графикой, фотомонтажом, выполняла агитационные плакаты.
С конца 1930-х годов работала преимущественно как живописец. Наталья Сергеевна была участницей многочисленных выставок. Начиная с начала 1940-х годов занималась в основном живописью.