Hizo su debut cinematográfico en 1969 en By the Lake, seguido de las producciones de 1971 Ty i ya (Tú y yo) y Prishyol soldat s fronta (Un soldado regresa del frente).

[2]​ En 1973 conoció a su futuro esposo Nikolái Burliáyev en el set de la película de Nikolái Mashchenko Kak zakalyalas stal (Cómo el Acero Fue Templado) (en ruso: Николай Бурляев: ).

Los dos más tarde se retiraron de su participación en esta película.

Natalia Bondarchuk también dirige un teatro infantil de ópera en Krasnaya Presnya en Moscú.

Su hijo Ivan Burlyayev cantó en este teatro durante su infancia.