Сопрано. Лауреат Гран-при Международного фестиваля-конкурса Musica Classica «Венская весна» (Руза, Россия, 2008)
Родилась в Красноярске.
В 2000 году с отличием окончила факультет хорового дирижирования Нижегородской государственной консерватории им. М. И. Глинки (класс Георгия Муратова), в 2007-м — факультет сольного пения (класс Людмилы Рубинской). Принимала участие в мастер-классах таких исполнителей, как Жерар Лен, Мартен Жестер, Петер ван Хейген, Элен Харгис, Пол О’Детт.
В 2004-м в концертной программе открытия фестиваля Earlymusic исполнила Stabat Mater Перголези в дуэте с Майклом Чансом. Сотрудничала с ансамблями старинной музыки: «Гальярда», Universalia in Re, Ave Rosa, Altera Musica, «Оркестр Екатерины Великой».
В 2007—2008 участвовала в германо-российском проекте «Историческая исполнительская практика» в Нижнем Новгороде, в рамках которого исполнила главную партию в мировой премьере оперного пастиччо «Ученик Генделя, или Сила музыки» в постановке Кристофа Майера.
С 2009 года солистка Пермской оперы: Фьордилиджи, Деспина, Графиня Розина, Донна Эльвира в трилогии Моцарта — Да Понте, Октавия («Клеопатра») и Золушка («Синдерелла») — в операх Массне; Розина («Севильский цирюльник» Россини), Марфа («Царская невеста» Римского-Корсакова), Луиза («Дуэнья» Прокофьева), партия сопрано в спектакле «Закрой мне глаза» (режиссер и хореограф Анна Абалихина, куратор и драматург Илья Кухаренко), Принцесса Юрата (одноименная опера Голованова, концертное исполнение).
Весной 2012-го на телеканале «Россия-Культура» в рубрике «Романтика романса» состоялась премьера ее авторской программы, посвященной Сергею Дягилеву, а с сезона 2013/2014 Наталья Кириллова выступает как автор проекта «Антология русской музыки».
В составе международной команды оперных звезд принимала участие в записи Le nozze di Figaro Моцарта под управлением дирижера Теодора Курентзиса (Sony Classical, 2014).