Наталья Сергеевна Бондарчук родилась 10 мая 1950 года в Москве, в семье режиссера Сергея Бондарчука и актрисы Инны Макаровой.

В 1971 году окончила актерский факультет Всесоюзного государственного института кинематографии (мастерская С. Герасимова и Т. Макаровой), в 1975 году - режиссерский факультет ВГИКа (у тех же мастеров).

В кино Наталья Бондарчук дебютировала в 1970 году, в фильме «У озера», затем снялась в лентах «Пришел солдат с фронта», «Ты и я».

В качестве режиссера и сценариста Наталья Бондарчук дебютировала в 1975 году новеллой «Бессчастная Матренка» в альманахе «Пошехонская старина». Наибольшую известность получили два фильма, поставленные Н.Бондарчук в конце 1980-х годов по своим сценариям, - «Детство Бемби» и «Юность Бемби».

Актриса, режиссер, соавтор сценариев к большинству своих фильмов.