Наталья Тимофеева родилась в Москве. Окончила Московскую консерваторию по специальностям виолончель и барочная виолончель .
Лауреат таких международных конкурсов, как конкурс им. Ипполитова-Иванова (2007, Москва, 2-я премия), конкурс исполнителей в г. Маркнойкирхен (2009, Германия, диплом), International Young Artist Presentation (2012, Бельгия).
Участвовала в мастер-классах Наталии Гутман, Кристофа Куана, Цви Меникер, Эндрю Лоуренс Кинга и др.

Активно концертирует с сольными и камерными программами в ведущих залах России и СНГ.
Сотрудничает с ансамблями Alta Capella, The Pocket Symphony, выступая с такими известными музыкантами как Александр Рудин, Марк Пекарский, Назар Кожухарь, Владислав Песин, Петр Айду, Григорий Кротенко, Дмитрий Синьковский, Владимир Юровский.

С 2012 года также выступает на виоле да гамба.

В настоящее время является ассистентом-стажёром в МГК им. П.И.Чайковского по классу камерного ансамбля у профессора Тиграна Алиханова и обучается по классу виолы да гамба у профессора Кристофа Куана в Парижской национальной консерватории.