Наталья Павлова окончила вокальный факультет Московской государственной консерватории имени П. И. Чайковского (класс Клары Кадинской). Брала уроки у профессора академии «Моцартеум» в Зальцбурге Гертруды Трояновой и известного вокального педагога Павла Кудрявченко. Лауреат студенческого конкурса «Фестос», дипломат международной школы вокального мастерства «Бельканто».
В 2006–2013 гг. – актриса и певица театра «Школа драматического искусства», участвовала в спектаклях «Каменный гость, или Дон Жуан мертв» (режиссер – Анатолий Васильев), «Гибралтар» и «Письма» (режиссер – Константин Мишин).
Выступала с Госоркестром России имени Е. Ф. Светланова, ансамблями «Академия старинной музыки» и Opus Posth, камерными оркестрами Musica Viva, «Московия», оркестрами Московской консерватории, Санкт-Петербургской филармонии, Михайловского театра, итальянскими коллективами – оркестрами Падуи и Венеции, оркестрами Корелли, Classica Italiana, Dei Marsi, Ghironda и др.
Сотрудничала с известными музыкантами, среди которых Владимир Юровский, Татьяна Гринденко, Пётр Айду, Михаил Аркадьев, Сергей Крылов, Джованни Соллима, Марчелло Липпи.
Участница фестивалей «Декабрьские вечера» в Калининграде, Владимира Мартынова в Москве, «Мистериограф», «Звучит Москва», «Русский Рим», «Зарядье», фестивалей в Перудже, Капри, Нарни (Италия) и других. Исполнила главную роль в трилогии «К совершенной радости» (режиссер – Алессандро Росселини, при участии Джованни Соллимы и Владимира Мартынова).
Значительное место в репертуаре певицы занимает музыка эпохи барокко и современных авторов. Среди исполненных ею произведений – моноопера «Ожидание» Микаэла Таривердиева, La corda Паолы Кризиджованни, Passionslieder, Opus Prenatum, Магнификат, «Литания Пресвятой Деве Марии» и «Рождественский вертеп» Владимира Мартынова и др.
Первая исполнительница сочинений, написанных специально для нее, в числе которых Pavlova SongsВенуса Рея (с оркестром Musica Viva и «Путешествие в Италию» Джованни Соллимы с iCQ-project в Московском международном Доме музыки); «Духовная песенка на колыбельную» Владимира Мартынова (на фестивале композитора в концертном зале «Зарядье»); «Сны птицелова» и «Планета Пи» Ираиды Юсуповой, Ptoros Георгия Гусева в нью-йоркском Карнеги-холле и др.
Записала три компакт-диска с музыкой Венуса Рея и Ираиды Юсуповой (на слова Давида Колантони и Джонатана Галасси). Неоднократно приглашалась на запись программ итальянского телеканала Rai 1.
Обладательница премии «Серебряный лев» международного фестиваля в Нарни, дважды лауреат премии «Чистый звук» за лучшую запись оперы и камерной музыки. Входит в художественный комитет первого международного фестиваля «Русский Рим» (Рим, Палаццо Поли).
