Imbruglia wuchs in der kleinen, nah an der Küste und nördlich von Sydney gelegenen Ortschaft Berkeley Vale im australischen Bundesstaat New South Wales auf. Ihr Vater Elliot Imbruglia ist ein italienischer Immigrant von der Insel Lipari, ihre Mutter Maxene Anderson ist gebürtige Australierin. Sie ist die zweitälteste von insgesamt vier Schwestern; ihre jüngere Schwester Laura ist ebenfalls Sängerin. Sie besuchte das McDonald College in Sydney, verließ dieses mit 16 Jahren und zog nach Melbourne.[3][4]
Beflügelt durch ihren Erfolg in jener Serie startete Imbruglia 1997 eine Karriere als Sängerin. Ihre erste Single Torn – eine Coverversion des 1993 veröffentlichten Liedes Brændt ihrer dänischen Gesangskollegin Lis Sørensen[6][7] – erreichte im November 1997 Platz zwei der britischen Singlecharts. Ihr Debütalbum Left of the Middle verkaufte sich allein im Vereinigten Königreich über eine Million Mal und enthielt mit Big Mistake und Smoke (beide 1998) zwei weitere Top-Ten-Hits. 2001 erschien das Nachfolgealbum White Lilies Island, das trotz radiofreundlicher Singleauskopplungen wie That Day (2001), Wrong Impression (2002) und Beauty on the Fire (2002) hinter den Verkaufszahlen des erfolgreichen Debüts zurückblieb.
Mit der im März 2005 erschienenen Single Shiver konnte Imbruglia einen weiteren Top-Ten-Erfolg in den britischen Charts verbuchen. Ihr daraufhin im April veröffentlichtes drittes Album Counting Down the Days schaffte den Sprung auf Platz eins der britischen Albumcharts. Im September 2007 erschien das Greatest-Hits-AlbumGlorious: The Singles 97–07 inklusive fünf neuer Songs. Die erste Singleauskopplung daraus war das neu eingespielte Glorious, das im August 2007 in Australien und im September in Deutschland veröffentlicht wurde. Im Oktober 2009 veröffentlichte sie ihr viertes Studioalbum, Come to Life, auf dem die Single Want zu finden ist.
2014 unterschrieb Imbruglia bei Sony Masterworks, wo sie ihr erstes Studioalbum seit fünf Jahren veröffentlichte. Das Male betitelte Album beinhaltet ausschließlich Coversongs männlicher Interpreten. Die erste Single, Instant Crush, stammt im Original von Daft Punk feat. Julian Casablancas und erschien im Juli 2015.
↑Clare Geraghty: Emotional ties with actress and singer Natalie Imbruglia. In: dailymail.co.uk. 28. Dezember 2014, abgerufen am 10. April 2021 (englisch): „Although I grew up in Australia, I have lived in the UK for 17 years (apart from two years in Los Angeles) but have never had a British passport. It was emotional when I was finally granted citizenship last year; I didn’t realise how important it was to me until it happened.“