Pintora, dibujante, escenógrafa e ilustradora francesa de origen ruso.

Nació el 16 de junio de 1881 en Negayevo (Rusia). Hija del arquitecto Sergey Mikhaylovich Gontcharov y de Yekaterina Il'icha Belyayeva. Esposa del pintor Mikhail Larionov. En 1898 ingresó en la Escuela de Pintura, Escultura y Arquitectura de Moscú (МУЖВЗ), lugar en el que conoció a su esposo. Participó en la exposición que organizó Sergei Diaghilev sobre arte ruso en el Salon d'Automne de París en 1906. Un año después, se presentó en una muestra de la Asociación de Artistas de Moscú. La exposición titulada "Zolotoye runo" de Moscú (1908) la introdujo en la pintura francesa. De esta etapa son sus cuadros "Pesca" (1909), "La colada (1910) y "Campesinos cogiendo manzanas" (1911).

Formó parte de los grupos de vanguardia artística Bubnovyi Valet y Osliniy khvost, fundados en 1910 y 1912, respectivamente. En ese año llevo a cabo su primera muestra individual, donde expuso más de cincuenta obras, entre ellas "El pavo real" (1911). Los años siguientes fueron muy productivos, pintó decenas de lienzos, exploró nuevos estilos y técnicas, e ilustró libros de los poetas Aleksei Kruchenykh y Velimir Jlébnikov. Algunas obras de esta época son "Rayonismo. Bosque azul-verde" (1913), "Bosque rayonista. Amarillo y verde (1913) o "Mujer con sombrero" (1913).

Viajó a París en 1914. Allí colaboró con Diaghilev en la escenografía de la ópera "Le Coq d'or" de Nikolái Rimski-Kórsakov y participó en una muestra en la Galerie Paul Guillaume. Regresó a Moscú y publicó la serie de 14 litografías "Misticheskie obrazy voiny". Un año después publicó otra serie, "Liturgie" (1915). Viajó junto a Diaghilev y su marido por España en 1916, visitando a Manuel de Falla en Granada, compositor para el que diseñó la cubierta de la partitura de "El amor brujo" (1915) en 1924. En este viaje, descubrió el arte tradicional español, que se convirtió en uno de sus temas predilectos.

Se estableció definitivamente en París en 1919 y en 1938 le fue concedida la nacionalidad francesa. En este periodo participó en diversas exposiciones en Nueva York y Tokio; diseñó material para la Union des Artistes Russes en París; y pintó y dibujó obras como "Les Espagnoles" (ca. 1923) o la serie "Die Mar von der Heerfahrt Igors" (1923).

En la década de los treinta, tras fallecer Diaghilev, colaboró en la escenografía de producciones como "Le conte du tsar Saltan" de Rimski-Korsakov, en el Teatro Nacional de Ópera y Ballet de Lituania, en 1932; "Mephisto valse" para el Théâtre National de l'Opéra Comique de Paris, en 1935; o "Bogatyri Ballet", con coreografía de Léonide Massine para el Ballet Russe de Monte-Carlo, en la Metropolitan Opera House de Nueva York, en 1938. Al final de su trayectoria profesional expuso en la Arts Council Gallery de Londres, en 1961.

Falleció el 17 de octubre de 1962 en París.

El fondo Michel Larionov y Natalia Gontcharova (1914-1962) se conserva en el Centre national d'art et de culture Georges Pompidou, en París.