En el año 2001 fue seleccionada entre miles de personas para entrar en el concurso Operación Triunfo, en el que 16 aspirantes a la música, lucharían cada semana por ganar, mientras que cada semana habría un expulsado. Natalia fue expulsada en la gala 6. A pesar de su prematura salida, fue la primera de toda una Generación en lanzar disco. En su primer álbum de estudio, No soy un ángel, trabajó con productores que anteriormente habían trabajado con Enrique Iglesiasy Britney Spears El disco obtuvo un gran éxito en España. De ésta última, tomaron el estereotipo de lolita, catalogándola como "la Britney española". En 2003 editó su segundo disco, Besa mi piel, consiguiendo un notable éxito, en poco tiempo se convertiría en disco de platino. La cadena televisiva Antena 3 le propuso presentar el espacio juvenil Megatrix, junto al que sería su compañero, Enric Escudé, más tarde reemplazado por Jordi Cruz, con el que Natalia ganó el TP de Oro dos años consecutivos. En el verano de 2007 Natalia abandona el programa para dedicarse de pleno a la música y a la preparación de su quinto disco. En 2004, lanza su tercer trabajo, con titulo homónimo Natalia, que, con los singles Sombras y Que no puede ser, obtuvo un disco de oro en ese mismo año. En el año 2005, entró en el programa Gente de primera, al apadrinar a Nauzet interpretó los temas Tanto amor y Highway to hell, aunque también cantó junto a su apadrinado temas de otros artistas consagrados, Nauzet y ella formaron un duo con tanta química que fueron los ganadores del programa de TVE, ante muchos artistas que participaron en el concurso, ganaron con más del 55%. Al mismo tiempo, Natalia también realizó firmas con la marca de la que es imagen: Carmengirls. Ese mismo año lanzó una canción con su respectivo videoclip, I Love This Game, un duo con el cantante Lexter al mercado inglés, la cual llegó al puesto 74 de la lista de ventas de UK. En 2006, editó su cuarto album Nada es lo que crees, sin duda uno de sus mejores trabajos pero con escasa promoción. También participó en un largometraje titulado Calles de fuego. Durante el 2006 y 2007, Natalia es requerida por importantes marcas como ya pasó con "Carmengirls", ésta vez, Natalia es imagen de múltiples marcas: "Konopizza", ella es la encargada de promocionar estos establecimientos en España, carteles en sus restaurantes, graba varios anuncios emitidos en Televisión e incluso en algún que otro multicines español y acude a establecimientos a promocionar; "Vital Dent", Natalia graba dos anuncios para emitir en TV de esta clínica; "Chupa-Chups", Natalia es imagen de este caramelo vía carteles y ropa de la marca. Es imagen de "Paranix", un champú antipiojos del cual ha grabado una canción y su correspondiente videoclip: "Orden de desalojo", un éxito en internet, y del que se emitirá en televisión, la canción es incluida en varios recopilatorios de éxitos como, "Disco estrella" o "TV Top: Los mejores anuncios de la historia en TV", y la melodía de dicha canción forma parte del repertorio del 5º disco, pero con otra letra "Mala cara para ti". Natalia también participó, doblando a un personaje, en la película "Nocturna", junto a Carlos Sobera e Imanol Arias, entre otros; y en la reciente película "Arca de Noe" poniendo voz a la protagonista "Kairel", junto con Alfredo Landa. Su 5º álbum de estudio, Radikal, acabó por publicarse el 13 de noviembre de 2007, lo forman un total de 11 canciones, siete de los temas compuestos por la propia Natalia. El primer single extraído de este álbum es Rebelde en libertad, una canción de estilo pop-rock. El disco debutó en el puesto número 55 de Promusicae. El segundo single del disco, elegido en 2008, fue Ni un minuto más, una balada compuesta por Natalia. La gira de este disco comenzó el 18 de mayo con un equipo de músicos y un escenario impresionantes. A partir de julio de 2008 será presentadora del programa El Grand Prix del verano. Además, en septiembre iniciará una intensa gira europea para darse a conocer fuera de España. Los primeros conciertos concretados se realizarán en Rumania, exactamente los días 5, 6 y 7 en Bucarest y durante el mes de octubre se dirigirá al resto de Europa.