Тренер — Николай Карпович. Выступает за ВФСО «Динамо». В сборной России с 1998 года, в 2001 году была второй в кубке мира (эстафета 4х5 км), первой в чемпионате России (15 км классическим стилем + гонка преследования). Перед Олимпиадой-2002 в Солт-Лейк-Сити была дисквалифицирована на 2 года за применение допинга. На чемпионате мира 2005 года была второй в 4х5 км и третьей в 30 км классическим стилем. Олимпийская чемпионка 2006 г. в эстафете.
Живёт в г. Томске. В 1999 году закончила факультет физической культуры Томского государственного педагогического университета, сотрудница ремонтно-механического завода СХК, служит в УВД Томской области, майор милиции, спортивный инструктор Центра олимпийской подготовки по лыжным гонкам им. Натальи Барановой в Томске, доцент кафедры высшего спортивного мастерства Томского государственного педагогического университета. В прессе часто фамилия сокращается — Наталия Баранова.
Замужем, муж Александр, дочь Алёна.
