Родилась 22 апреля 1901 года в Архангельске в семье губернского врачебного инспектора Орнатского Василия Ивановича, талантливого врача и прекрасного администратора. За время своей работы в Архангельской губернии он добился увеличения врачебных должностей, создания в каждом уезде сельской больницы и аптеки при ней, взялся за организацию больниц в крупных селах уезда. Впоследствии он работал Киевским и Петроградским губернским инспектором. Неудивительно, что и Наталия Васильевна решила связать свою судьбу с медициной. В 1923 году она окончила Медицинский институт в Санкт-Петербурге и была оставлена на три года штатным ординатором при Хирургической клинике профессора Джанелидзе И.И.
Кандидат медицинских наук.
Участвовала, как хирург, в Финской войне, была награждена медалью "За боевые заслуги" (1940). С первых дней Великой Отечественной войны - военный хирург, с мая 1942 года - старший инспектор-хирург Полевого эвакопункта 158, майор медицинской службы. (Сталинградский фронт, Донской, Юго-Западный, 3-й Украинский и 1-й Украинский фронт).
"С первых дней боевых операций, самоотверженно отдавая все свои силы и знания, боролась за жизнь сотен раненых и больных, беспрерывно сутками работала у операционного стола... Умелое, высококвалифицированное руководство тов. Орнатской хирургическими госпиталями армии обеспечило возврат в строй сотням бойцов. Под ее руководством готовился и совершенствовался молодой хирургический врачебный состав всех госпиталей ПЭП"а и создавалась госпитальная база армии" [2]
Наталия Васильевна была талантливым хирургом и стралась не только сохранить жизнь бойца, но и сделать все, чтобы он не остался инвалидом.
"Весьма опытный, эрудированный врач-хирург, прекрасно владеет техникой хирургического вмешательства в различных областях хирургии. Имея большой научно-педагогический опыт, умело передает свои знания молодым специалистам и врачам-хирургам госпиталей. Большое внимание уделяет постановке хирургического дела в госпиталях и своим личным участием и контролем устраняет встречающиеся недочеты" [4]
C 1954 года Наталия Васильевна - хирург Туберкулёзного института в г. Ленинграде.
Умерла вскоре после смерти брата Николая (Николай Васильевич скончался 10.10.1964 г.)  

Награды:
Медаль "За боевые заслуги" (1940)
Медаль "За оборону Сталинграда"
Орден "Красной Звезды" (30.03.1943)
Орден Отечественной войны I степени (14.05.1945)