Рођена је 22. фебруара1922. године у Москви. Њена мајка Александра Спирова и тетка Аугуста Миклашевскаја су биле оперске певачице. Наталија је након завршетка средње школе, ушла у глумачког одељења Руског инстутута позоришног искуства (ГИТИС) и била студент народног уметника СССР-а Михаила Тарханова. Била је ученица друге године када је јуна 1941. године отпочео Велики отаџбински рат.[1]
Од почетка рата желела је да оде на фронт, али је била одбијена. Учествовала је у радним бригадама, које су у јесен 1941. године учествовала у изградњи утврђења на периферији Москве. Током 1941. године је организовала позоришну групу с којом је стално одлазила на фронтове и болнице, где је давала приредбе за војнике и рањенике. Приликом посете једној војној импровизованој болници упознала је рањеника Павла Каучевског, који је био команднат једног партизанског одреда из Белорусије. Након његовог напуштања болнице, у пролеће 1942. године Наталија се удала за њега.[1]
Током 1942. године завршила је курс медицинских инструкотра и добровољно је отишла на фронт — била је послата на јужни део Стаљинградског фронта, где је радила у војној болници. Ипак и даље је тражила да иде у директну борбу, па је била постављена за санитетског инструктора 105. гардијског пешадијског пука. Приликом контраофанзиве 28. армије у јужном делу села Хулхута, током тешких борби са немачким снагама, Наталија је спасила животе седамдесет рањених бораца. Дана 20. новембра1942. године Наташа је остала с групом рањеника, који је требало да буду транспортовани у пољску болницу. Док је она дежурала с рењеницима, почела је да их окружује група немачких војника па је Наташа узела митраљез и ушла у борбу с окупатором. У размени ватре је била тешко рањена, али је приликом приласка немачких војника активирала бомбу која је усмртила њу и неколико непријатељских војника.[1]
Након погибије била је сахрањена на месту смрти у близини села Кхулхут, у Кармјанском рејонуГомељске области у Белорусији. Касније су њени посмртни остаци били пренети у село Јашкул, где су сахрањени у гробници стардалих бораца.[1]
У току Великог отаџбинског рата, јула 1942. године је погинуо и Наталијин супруг Павле Каучевски (1918—1942), када је као с групом партизана извршио напад на немачку моторизовану колону.[2]
