Родилась 17 августа 1964 года в Москве. С десяти лет она стала профессионально заниматься бальными танцами, а затем поступила в музыкальную школу по классу фортепиано, которую окончила в 1979 году с золотой медалью. В течение десяти лет, начиная с 1974 года, будущая певица неоднократно принимала участие в различных бальных конкурсах. В 17 лет Наталья начала самостоятельно вести школу бальных танцев.
Музыкальная карьера Натальи Ветлицкой начинается в 1983 году, когда она в качестве бэк-вокалистки участвует в записи песни "Непогода" к фильму "Мэри Поппинс, до свидания!" (основную вокальную партию исполнял тогдашний муж Ветлицкой, известный певец Павел Смеян). После выхода фильма на телеэкраны песня становится популярной, а на советской эстрадной сцене появляется новый дуэт - "Наталья и Павел Смеяны". Выступления дуэта несколько раз показывает "Утренняя почта" (кроме "Непогоды" Наталья и Павел перепели известный хит Аль Бано и Ромины Пауэр "Ci sara"). В 1985 году, проработав до этого около года в балете у Аллы Пугачевой, Наталья перешла в популярную группу «Рондо» в качестве хореографа, танцовщицы и бэк-вокалистки. Затем, в течение двух лет, начиная с 1986 года, Наталья работает в качестве танцовщицы и бэк-вокалистки еще в двух известных коллективах: «Класс» и «Идея фикс».
В 1988 году Наталья становится солисткой суперпопулярной группы «Мираж». В числе других звезд советской эстрады она принимает участие в записи песни «Замыкая круг», которую показывают в новогоднем телевизионном эфире.
С 1990 певица начинает сольную карьеру. Первый же её видеоклип «Посмотри в глаза» производит фурор. Пресса и телевидение объявляют Наталью новым секс-символом. На волне своей популярности певица выпускает два коммерчески успешных альбома «Посмотри в глаза» и «Плейбой». Песни из этих альбомов, заняв верхние строчки различных хит-парадов, закрепляют успех певицы.
В 1997 году Ветлицкая сыграла одну из главных ролей - коварной и обольстительной лисы Алисы - в музыкальном фильме «Новейшие приключения Буратино».
В 1999 году выходит очередной альбом Ветлицкой «Просто так». Несколько композиций из этого альбома в течение года занимали первые места в чартах и хит-парадах. В этом же году Наталья принимает участие в съемках комедийной мелодрамы «Криминальное танго» режиссера Дина Махатматдинова.

Наталья Ветлицкая не только поет, но и пишет музыку, сочиняет стихи, басни, занимается живописью и дизайном. С 1998 года Наталья занимается крия-йогой (дыхательная гимнастика), посещает курсы своего мастера Шри Шри Рави Шанкара в Индии.