Наталия Соколова родилась в Ялте в музыкальной семье. В 4 года она начала заниматься на скрипке. В 1953-м году Наталия поступила в Среднюю специальную музыкальную школу Ленинградской ордена Ленина государственной консерватории им. Н. А. Римского-Корсакова, но в 12 лет ушла из нее и перестала заниматься музыкой. В 15 лет она поступила в вечернюю музыкальную школу, параллельно училась и в вечерней общеобразовательной школе, закончив которую продолжила обучение в музыкальном училище им. Н. А. Римского-Корсакова. После 3-го курса Соколова поступила в Ленинградскую консерваторию, которую окончила в 1972-м году.
С 1970 по 1988 год Наталия Олеговна работала в Ленинградском государственном академическом театре оперы и балета им. С. М. Кирова (ныне Мариинский театр). В 1988-м году она поступила в Заслуженный коллектив России академический симфонический оркестр.