Наталья Дворецкая родилась 25 августа 1984 года в Челябинске. В детстве переехала в Германию, где изучала три языка. Окончила Театральный институт им. Щукина в 2012 году, начала работать в Театре им. Пушкина с 2007 года, сыграв роли в спектаклях «Горе от ума» и «Цыганах». Дебютировала в кино в 2008 году фильмом «Замёрзшие души». Значимым проектом стала главная роль в фильме «Ясмин» (2013), после чего снималась в сериалах «Невский», «След Пираньи», «Лесник» и «Карпов».
Помимо актёрской деятельности, Наталья ведёт автомобильные и профессионально-развивающие телепрограммы. Она замужем, увлекается путешествиями и фотографией. Активно делится событиями жизни в социальных сетях, включая Instagram и VK.