Наталья Наумова родилась в семье режиссера Владимира Наумова и актрисы Натальи Белохвостиковой.
Наталья Наумова окончила актерский факультет ВГИКа (мастерская Армена Джигарханяна и Альберта Филозова) и Институт повышения квалификации при Министерстве культуры РФ (мастерская Аллы Суриковой и Александра Муратова). Дебютировала как кинорежиссер картиной "Год Лошади" (2002).