Наталья Винокуренкова родилась 23 июня 1983 года в городе Кишинев Молдавии. Когда Наталье был всего один год от роду ее родители после окончания института физкультуры в Хабаровске приехали в Южно-Сахалинск. Они стали первыми тренерами дочери в плавании и до сих пор работают над ее профессиональным уровнем.
В 2000 году поступила в СахГУ на отделение «Физическое воспитание». После окончания продолжила обучение в Дальневосточном федеральном университете по специальности «менеджер». Обучалась до 2013 года. После окончила курсы в Санкт-Петербурге по адаптационной физкультуре для людей с ограниченными возможностями.
Является мастером спорта международного класса по плаванию. По данным на 2015 год, входит в десятку сильнейших пловцов России. Чемпионка России, многократный призер Кубков России. Восьмикратная чемпионка мира в категории «Мастерс», трехкратная чемпионка Европы. Является рекордсменкой чемпионатов мира, Европы и Дальнего Востока.
Лауреат премии мэра Южно-Сахалинска в номинации «Спорт – городу» за высокие достижения в области спорта 2010 года.