Дебют в кино в возрасте 14 лет - киноповесть "Такие высокие горы" (1974 год). Успех и известность актрисе принесла роль Александры в художественном фильме "Москва слезам не верит".
Окончила Всесоюзный государственный институт кинематографии (мастерская Е.Матвеева).
"В 1987 году на съемках фильма "Николай Подвойский" с актрисой произошла беда. По сюжету Наташа должна была скакать на лошади, поэтому она стала посещать конноспортивную школу и уже через два месяца уверенно сидела в седле. Но в Ярославле, где проходили съемки, ей для тренировки случайно вывели больную лошадь. И стоило Наташе сесть в седло, как лошадь от боли встала на дыбы и скинула с себя актрису. С серьезной травмой позвоночника Наталья попала в больницу, и через неделю пришло известие, что вместо Вавиловой в фильме играет другая актриса..."
"...Вместе с мужем - кинорежиссером Самвелом Гаспаровым они недалеко от Москвы, на Рублевке, купили земельный участок и начали строить большой двухэтажный дом по собственному проекту. Сейчас Наталья все силы отдает возделыванию своего сада, и, как говорит Самвел Владимирович, цветы и деревья интересуют ее куда больше, нежели новости киношного мира."
