
В 1978 году окончила Коммунарский горно-металлургический институт по специальности «экономика и организация строительства» (Луганская область, УССР). В 1978—1980 годах работала техником по труду лаборатории научной организации труда, затем экономистом планово-экономического отдела управления капитального строительства Коммунарского металлургического завода (Украинская ССР).
В 1980 году переехала в Новый Уренгой. В 1980-1994 годах работала в горисполкоме (с 1992 года — городской администрации): старший экономист (1980-1988 годы), заместитель председателя горисполкома, председатель городской плановой комиссии (1988-1992 годы), 1-й заместитель главы администрации города (1992-1994 годы). В 1994-2000 годах — глава администрации (с 1997 — мэр) Нового Уренгоя. В период с сентября 2000 года по декабрь 2001 года Комарова занимала пост первого заместителя губернатора Ямало-Ненецкого АО. Совмещала административную карьеру с преподавательской деятельностью в Ямальском нефтегазовом институте.
В 2001, 2003 и 2007 годах Наталья Комарова избиралась депутатом Госдумы Ф от партий "Отечество — Вся Россия" и "Единая Россия". С марта 2010 года является губернатором Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО). 27 февраля 2015 года в связи с истечением срока полномочий назначена временно исполняющим обязанности губернатора «до вступления в должность лица, избранного губернатором». 13 сентября 2015 года вновь избрана губернатором региона. 13 сентября 2020 года была в очередной раз избрана губернатором региона на пятилетний срок.
Неоднократно была заподозрена в причастности к аферам с долгостроем в ХМАО. В начале 2023 года получила общероссийскую известность, неосторожно рассказав под запись технологию работы с "прикормленными подрядчиками".