Родилась 19 июня 1945 года в Москве.
В шестилетнем возрасте сыграла главную роль в спектакле театра Советской Армии.
В кино с 1953 года (первая роль — Сашенька в фильме «Алеша Птицын вырабатывает характер»).
Окончила Московское театральное училище имени Б.В. Щукина (1966, курс Б.Е. Захава).
С 1966 года — актриса Московского академического театра Сатиры.

Успех пришёл к актрисе с выходом фильма Леонида Иовича Гайдая "Операция "Ы" и другие приключения Шурика", в которой она сыграла Лиду. В дальнейшем она еще не раз с успехом играла в комедиях Леонида Гайдая.
Кроме того, популярностью актриса во многом обязана телевизионному "Кабачку "13 стульев", где Наталья Селёзнева блистала в роли очаровательной пани Катарины.

Муж актрисы - актер Владимир Андреев.

Народная артистка РФ (1996).