Наталья Рудова родилась 2 июля 1983 года в городе Пахтакор, Узбекистан. До 12 лет их семья жила в Казахстане  в городе Шевченко. После развода родителей она вместе с мамой Валентиной Павловной в 1995 году переехала в Иваново. В 1999 году после окончания школы, поступает в Ивановское областное училище культуры на курс Танзили Рахимзяновны Щекиной, которое окончила в 2003 году. Затем Наталья переехала жить в Москву  и устроилась менеджером в спортивный магазин на Кутузовском проспекте.

Уже в возрасте двадцати лет актриса жила одна и самостоятельно зарабатывала себе на жизнь. Однако с актерской карьерой у нее не складывалось. Рудова посещала многочисленные кастинги, но безрезультатно. Владелец магазина вошел в положение девушки и нередко отпускал её на пробы в рабочую смену. Наталья нашла подработку в модельном агентстве, благодаря чему её лицо несколько раз появлялось на обложках модных глянцевых журналов. Она также снялась в социальной рекламе вместе с музыкантом и актером Николаем Фоменко.

В 2005 году её взяли на второстепенную роль в телесериал «Примадонна». Несколько минут на экране помогли девушке начать карьеру в кино. В 2006 году она появилась в ещё нескольких российских сериалах: «Кто в доме хозяин?» и «Проводница».

В 2007 году на экраны российского телевидения вышла адаптация колумбийского сериала «Война роз» под названием «Татьянин день». Наталья успешно прошла кастинг и получила одну из главных ролей Татьяны Бариновой. Актриса отлично сыграла свою героиню, пробудив в зрителях неоднозначные эмоции: Татьяне сочувствовали, считали её отрицательным персонажем, но никто не остался безучастным к её дальнейшей судьбе. Эффектная блондинка покорила сердца телезрителей и благодаря сериалу получила известность. После премьеры картины Наталью позвали в качестве участницы на популярную программу «Кто хочет стать миллионером?» с ведущим Максимом Галкиным.

Чтобы отойти от созданного в «Татьянином дне» образа, Наталья приняла предложение на участие в съемках мистического триллера «Казаки-разбойники».

Актриса продолжила сниматься в сериалах, ей доставались и второстепенные роли, и главные персонажи, как случилось в многосерийной картине «Дыши со мной». Наталья стала частым гостем полнометражных лент, в основном комедийного направления.

Актриса сыграла в романтической комедии «Третье желание» в 2009 году и «Иронии любви» 2010 года.

В 2012 году девушка появилась в одной из главных ролей в популярном ситкоме «Универ. Новая общага». Актриса исполнила роль Ксении Андреевны Ковальчук, завкафедрой. По сюжету молодая сотрудница университета закрутила бурный роман с героем Арарата Кещяна.

В 2015 стартовала комедия «Женщины против мужчин», где Наталья Рудова выступила в одной из главных женских ролей. Следом Рудова исполнила роль Марии, бывшей балерины, в фантастической ленте «Мафия: Игра на выживание».

В 2016 году рэпер Тимати представил клип на композицию «Ключи от рая». В видеоролике главную роль исполнила Наталья.

В 2017 году Рудова снялась в клипе Егора Крида на композицию «Малыш». В том же году артистка исполнила главную роль в комедии «Любовь в городе ангелов».

В апреле 2018 года Наталья появилась в выпуске программы «Камеди клаб». Артистка в паре с Мариной Кравец выступила в миниатюре, где девушки предстали перед зрителями лучшими подругами.

В феврале стартовала премьера второй части комедии «Женщины против мужчин: Крымские каникулы».

В сентябре 2018 года Наталью можно будет увидеть в комедийной ленте «Счастья! Здоровья!», которая стартует 13 сентября 2018 года в кинотеатрах России.