З 1997 року – актриса Московського драматичного театру імені М. У. Гоголя.
Згідно з попередньою інформацією, яку надали медики, актриса померла від гострої серцево-судинної недостатності. Точніша причина смерті актриси буде відома вже після судмедекспертизи. В першу чергу Наталія Антонова була відома за роль вчительки Кіри Сергіївни у драмі "Хмари над Борськом".
2018 року актриса втратила сина Колю. Хлопчик народився недоношеним та прожив приблизно два місяці. Наталія Антонова досі не може змиритися з тяжкою втратою. Колю навіть не встигли виписати з пологового будинку — він помер від зупинки серця у лікарняній палаті.