Наталья Замахина родилась 9 октября 1956 года в Ленинграде.
В 1983 году окончила Ленинградское высшее художественно-промышленное училище им. Мухиной. Началом карьеры Замахиной стала работа на киностудии «Ленфильм» с 1986 года. Позже, Наталья сотрудничала с петербургскими Театрами «Время» и «Приют комедианта», занимала должность художницы по костюмам концертных программ «Поп-механики» Сергея Курёхина, а также работала на телевидении в качестве автора костюмов для телепрограмм «От форте до пьяно…» (1995, РТР), «Хамелеон» (1997, РТР). С 12 февраля 2008 года, Замахина является основательницей и художницей гардероба исторического костюма «Kapussta»
Наталья Замахина является членом союза кинематографистов России с 1992. А также академиком кинематографических искусств «Ника». В 2002 году была удостоена национальной кинематографической премии «Ника» и премии национальной Академии кинематографических искусств и наук России «Золотой Орёл».