Natalia Oipova nacio el 18 de Mayo de 1986 decidida ha ser gimnasta, carrera que se vió obligada a abandonar a raíz de un problema en su espalda.
A la edad de ocho años ingresó en la Escuela de Ballet Mikhail Lavrovsky y de 1996 a 2004 estudio en la Escuela de Ballet del Bolshoi con Marina Kotova y Marina Leonova. En la Ballet del Bolshoi fue donde supo que queria ser bailarina clásica.
«En la escuela, escuchar al maestro. En el teatro, escucharte a ti mismo. No hay nadie más que tú, por fin. Escucha a tu corazón. Te dirá lo que es interesante para el público» Natalia Osipova
Fué en la primer presentación de la escuela del Bolshoi donde al oir el aplauso de la gente supo que lo que queria hacer en su vida era bailar. Siendo aprendiz gano el Grand Prix en Abril del 2003 bailando variaciones de «La Bayadère», «Don Quixote», «Esmeralda» and «Tchaikovsky Pas de Deux», y hasta «Liturgy» creadda por Yegor Druzhinin. En el 2004 entro a formar parte del corps ballet en el Bolshoi y, aún siendo parte del cuerpo de baile le daban piezas de solista. Para Septiembre del 2004 ya habia bailado el Peasent Pas de Deux de «Giselle» con Vyacheslav Lopatin y en Noviembre del 2004 fue seleccionada para bailar Bolero.
En Abril del 2007 fue invitada al Mariinsky Festival y bailó «Don Quijote» donde gracias a su excelente desempeño tuvo que repetir, a pedido del público, la seria de fouttes del famoso pas de deux final y bailar tambien algunas piezas de Corsario. En Noviembre 22 del 2007 debutó en la version de Giselle de Yuri Grigorovich. Su pareja esta vez fue Andrei Merkuriev. Después, el 20 de Febrero del 2008 fue elegida personalmente por Johan Kobborg para bailar Le Sylphide. Varios roles de principal en el 2008 bailo Osipova como: Medora en «Le Corsaire» en Abril, y tambien bailo como Jeanne en «Las Flamas de Paris».
En diciembre de 2011, se unió al Ballet Mijailovski y en abril de 2013, el Royal Ballet anunció que uniría a Osipova como bailarina principal, después de haber bailado anteriormente como artista invitado en el Lago de los Cisnes.
«Cuando yo estaba en la escuela, yo no tenía que saltar. Pero, cuando empecé en el Bolshoi, el entonces director Alexei Ratmansky empezó a darme solos y variaciones y siempre participaba saltando, y mi maestra-répétiteur Marina Kondratieva siempre me obligó a saltar; ¡salta!, ¡salta! En ese momento, el Bolshoi tenía una estética diferente, yo no era muy alta, tampoco de proporciones perfectas, ni el cuerpo más bonito. Marina había comprendido de inmediato que si quería lograr algo, tenía que mejorar mi técnica, y ella me obligó a trabajar en eso. Por supuesto, mi físico también me permite hacer eso. Marina me dijo:- «Con tus fuertes piernas, ¡sería una pena no poder volar!» Ensayando una y otra vez estaba cada vez mejor, hasta el momento en el que pensé que estaba volando. Y desde entonces, nunca he perdido esa sensación» Natalia Osipova