Наталья Александровна родилась 23 октября 1977 года в Горьком (ныне Нижний Новгород). Ее родители, оба инженеры по профессии, познакомились во время отдыха в Гаграх. Через год пара узаконила отношения. На последних месяцах беременности мама решила навестить родственников в Горьком, где вскоре, чуть раньше срока, на свет появились близнецы – девочка Наташа и мальчик Иван. После их рождения семья вернулась в Москву. Наталья ходила в обычную среднюю школу, но в класс с углубленным изучением английского языка. Еще старшеклассницей Гудкова решила поступать в Московскую Международную Киношколу. Ее выбор был не случайным. Наталья последовала примеру брата, который с детства увлекался съемкой пластилиновых фильмов и поступил в мастерскую «Мультипликатора». Именно в Киношколе девочка впервые выехала за границу – в Соединенные Штаты – в рамках программы обмена опытом.
Через четыре года Гудкова по совету преподавателей, заметивших ее способности, подала документы в Школу-студию МХАТ. В институте Наталья познакомилась со своим будущим мужем, однокурсником Денисом Манохиным, впоследствии работавшим в театре «Модернъ», Театре им. А. С. Пушкина и в «АпАрТе». В 2000 году Гудкова окончила Школу-студию, и в качестве дипломной работы участвовала в постановках «Зойкина квартира» и «Звезды на утреннем небе». Вскоре после выпуска Наталья вышла замуж. В молодой семье родился сын Николай.
Дебютной работой Гудковой в кино стал криминальный фильм Евгения Звездакова «Кавалеры морской звезды», съемки которого проходили в Одессе. На площадке Гудкова познакомилась с актерами Арменом Джигарханяном, Игорем Петренко и Андреем Соколовым. Сотрудничество с Соколовым продолжилось в рамках ее второго проекта, драматического сериала «Адвокат». Затем Наталью пригласили в полнометражную мелодраму Павла Чухрая «Водитель для Веры» на роль Анжелы. Картина взяла главный приз «Золотая роза» на крупном российском фестивале «Кинотавр». В 2004 году Гудкову утвердили на роль Елены в мелодраме Алексея Рудакова «Кожа саламандры», где Наталья работала с Александром Збруевым и Валерием Гаркалиным. Следующий, 2005 год, ознаменовался для актрисы серьезными несчастьями. Она рассталась с мужем и перенесла тяжелую операцию на позвоночник. Но уже осенью Гудкова возобновила съемки, появившись в комедии Сергея Арланова «Фирменная история».
К настоящему моменту фильмография Гудковой насчитывает свыше тридцати проектов, большинство из которых являются телевизионными. Одной из самых заметных работ Натальи стал драматический сериал «Атлантида», где актриса сыграла в тандеме с Нелли Уваровой.
