Наталья Александровна Гудкова родилась 23 октября 1977 года в Москве (по словам актрисы, схватки у её мамы-москвички, Галины Николаевны, начались во время поездки в поезде; Галину Николаевну высадили по дороге — в Горьком, где и появились на свет Наталья и её брат - близнец Иван).
В 1994 году Наталья вместе с братом Иваном окончила Московскую международную киношколу, где они учились на художника-мультипликатора. После этого Наталья собиралась поступать в Московскую текстильную академию, но в итоге остановила свой выбор на Школе-студии МХАТ.
Школу-студию Наталья Гудкова окончила в 2000 году (курс Е. Лазарева, Д. Брусникина). С 2007 года играет роль Дженифер Малон в антрепризном спектакле «Он, она и Дженни» по пьесе Нила Саймона.
По словам актрисы, известность к ней пришла после роли Виктории Колобковой в 6—8 сезонах телесериала «Солдаты», на которую её пригласил режиссёр сериала Сергей Арланов.
Наталья вспоминает, что во время съёмок она нередко сталкивалась с различного рода неожиданностями. Так, на одном из проектов на неё рухнул бы осветительный прибор, если бы не молниеносная реакция сидевшего рядом Марата Башарова, который резко наклонил голову актрисы и тем самым спас её от серьёзной травмы. Во время съёмок серии «Побег» в телесериале «Адвокат» девушка-каскадёр не явилась на съёмку, и Наталье пришлось самой несколько раз прыгать со 2-го этажа.
