Наталья Дворецкая родилась 25 августа 1984 года в Челябинске. В детстве переехала в Германию, где изучала три языка. В 2012 году окончила Театральный институт им. Щукина. С 2007 года работает в Театре им. Пушкина, участвовала в постановках «Горе от ума» и «Цыгане». Дебютировала в кино в 2008 году фильмом «Замёрзшие души». Главная роль в фильме «Ясмин» (2013) стала прорывом в её карьере, после чего последовали проекты «Невский», «След Пираньи», «Лесник» и «Карпов».

Кроме актёрской деятельности, Наталья ведёт авто- и профессионально-развивающие телепрограммы. Замужем, увлекается путешествиями и фотографией. Ведёт аккаунты в Instagram и VK, где делится моментами из жизни.