Советская и российская киноактриса, народная артистка РСФСР (1984). Член Союза кинематографистов Российской Федерации, Российской академии кинематографических искусств, Национальной академии кинематографических искусств и наук России. Наталья родилась 28 июля 1951 года в Москве. За год до окончания школы её приняли во ВГИК, где она училась у Сергея Герасимова и Тамары Макаровой. Будучи студенткой второго курса, снялась у своего учителя в картине «У озера». Главная роль Лены Барминой сделала её лауреатом Государственной премии СССР. Сразу после получения диплома ВГИКа начала работать на Киностудии имени Горького, а уже в 1976 году перешла в Театр—студию киноактёра. Дебют Белохвостиковой в кино состоялся в 1965 году в фильме «Сердце матери» — о Марии Александровне Ульяновой. Телезрителю актриса стала хорошо известна после выхода в 1976 году на телеэкраны 5—серийной картины Сергея Герасимова «Красное и чёрное», где исполнила главную роль. Одним из наиболее успешных фильмов с её участием стала детективная лента Александра Алова и Владимира Наумова «Тегеран—43» (1980). Наталья также является автором книги «В кадре» (2000)