Наталья с малых лет хотела стать актрисой, поэтому сразу после окончания средней школы поступила в Школу русской драмы имени Игоря Олеговича Горбачёва, а через год стала студенткой ГИТИСа, там она обучалась на курсе Андрея Александровича Гончарова. Театральная карьера Натальи стартовала, когда актриса училась ещё на втором курсе: её приглашали играть в спектаклях на сцене Театра имени Владимира Маяковского.
В 1998 году Наталья Щербакова окончила ГИТИС и была принята в труппу уже знакомого ей театра имени Маяковского на постоянную работу. На знаменитой сцене Щербакова принимала участие в постановках «Приключения Буратино», «Собачий вальс» и «Как вам это полюбится».
В студенческие годы в кино актриса не снималась, но ситуация в корне изменилась после получения диплома. Уже в 1998 году Щербакова начала принимать участие в съёмках проекта «Улицы разбитых фонарей. Новые приключения ментов», позднее она снялась и в продолжении этого сериала («Менты. Улицы разбитых фонарей 4»). Но настоящая актёрская удача ждала её впереди. В 2001 году на российские экраны вышла сказка «Сказ про Федота-Стрельца» Сергея Овчарова, в этой картине Наталье и досталась её первая большая роль в кино — она играла Царевну.
На сегодняшний день Наталья Щербакова — востребованная актриса, которая регулярно снимается в отечественных сериалах и полнометражных фильмах. Не так давно она сыграла роль журналистки Зойки в телесериале «Опера. Хроники убойного отдела» (2004–2006), позднее воплотила на экране образ Ляли в картине «Рататуй».
В 2008 году Наталья Щербакова снялась в комедии Алексея Лебедева «Братья». В том же году Андрей Коршунов предложил актрисе роли в своих картинах «Эхо из прошлого» и «Рыжая». Через год актриса исполнила роль Сони в драме Владимира Шевелькова «Васильевский остров».
К числу последних работ Натальи Щербаковой относятся роли в картинах «Питерские каникулы» (2009 год), «Подсадной» (2010 год).
