Наталья Гвоздикова родилась 7 января 1948 в городе Борзя Читинской области. Отец — Гвоздиков Фёдор Титович (1911). Мать — Гвоздикова Нина Николаевна (1921 - 2005). Муж — народный артист РСФСР Евгений Ильич Жариков (1941—2012). Сын — Фёдор Евгеньевич Жариков (1976). Сестра — Гвоздикова Людмила Федоровна (1948 г. р.), актриса «Ленинградского государственного театра миниатюр» под руководством Аркадия Райкина.
Окончила Всесоюзный Государственный институт кинематографии (ВГИК) по специальности артистка театра и кино (1967—1971 гг., актёрская мастерская С. Герасимова и Т. Макаровой). С 1971 по 1993 гг. — артистка Театра-студии киноактёра.
В 1978 году за работу в фильме «Рождённая революцией» была удостоена Государственной премии СССР. В 1983 году присвоено звание заслуженной артистки России. Член Союза кинематографистов с 1976 года. Действительный член Академии «НИКА» с 1993 года.