Наталья Штурм родилась 28 июня 1966 года в Москве.

Окончила музыкальную школу им. Дунаевского по классу фортепиано.

В 1985 году поступает в музыкальное училище им. Октябрьской революции на отделение эстрадного вокала к Светлане Кайтанджян. Будучи студенткой третьего курса, начинает работать в Камерном еврейском музыкальном театре, затем переходит в Государственный фольклорный ансамбль под руководством Владимира Назарова.

В 1991 году Штурм отправляется в Сочи на конкурс эстрадной песни, где завоевывает первое место и приз зрительских симпатий. Певица становится солисткой ансамбля «Мицва» под управлением Виктора Лензона.

В 1993 году Штурм начинает сольную карьеру, ее продюсером становится поэт и композитор Александр Новиков. Песня «Школьный роман» приносит Штурм популярность, а образ долгожданной лирической героини позволяет ей занять достойное место на отечественной эстраде. Выходит одноименный альбом. Музыкальные клипы, участие в популярных телепередачах, съемка для одного из первых российских номеров журнала «Playboy» стремительно возносит Штурм на самые вершины музыкальных хит-парадов.

После распада творческого союза с Новиковым Штурм начинает самостоятельно заниматься продюсированием. В 1997 году выходит ее новый альбом «Уличный художник». С новой концертной программой Наталья Штурм много ездит по СНГ, успешно выступает в Америке, Израиле и на Кипре.

В январе 2001 года любовь к путешествиям и рискованным видам спорта приводит Наталью на горнолыжный курорт в Швейцарию, где неопытная лыжница получает пять переломов и полуторамесячный постельный режим. Не успев окрепнуть после травмы, артистка отправилась в гастрольный тур по Сибири.

В апреле 2002 года выходит альбом «Зеркало любви».

В октябре 2006 года выходит книга Натальи Штурм «Любовь цвета крови».

В 2007 году Наталья поступает в Литературный институт им. Горького на отделение прозы.