Великая княжна Наталья Алексеевна — дочь царевича Алексея Петровича и Шарлотты-Софии Брауншвейгской, сестра императора Петра II.

Старший ребёнок царевича Алексея, Наталья долгое время оставалась как бы на «периферии» царского семейства. Только в 1719 году, после смерти сына Петра I — Петра Петровича, её вместе с братом Петром поселили в Зимнем дворце и определил им штат придворных и прислуги. Но отношение к внукам императора, в особенности со стороны Екатерины Алексеевны и А. Д. Меншикова, было более чем прохладным. Всё изменилось в 1727 году, когда её брат (не без помощи того же князя Меншикова) сделался наследником престола (причём в завещании Екатерины I названная без имени «Великая Княжна» отнесена к наследникам третьей очереди — между младшим братом и ею стояли дочери императрицы Анна и Елизавета). Наталья также попала в поле зрения князя. Он, в частности, прочил выдать её замуж за своего сына Александра. Но планам Меншикова не суждено было сбыться — вскоре бывший петровский денщик отправился по этапу в далёкий Берёзов.

Наталья была не очень красивой, но доброй и разумной девочкой. Как старшая сестра, она оказывала некоторое благотворное влияние на непутёвого Петра, но умерла всего 14 лет от роду. Перед смертью Пётр II (умерший в том же возрасте в январе 1730 года), по преданию, в бреду приказал запрягать сани и ехать к сестре Наталье.

Была похоронена в Вознесенском соборе Вознесенского девичьего монастыря Московского Кремля, в 1920-е годы монастырь и собор были уничтожены, а могилы цариц и царевен перенесены в Архангельский собор.

На её могильной плите (не сохранилась, текст известен в передаче XIX века) имелась эпитафия: «Благоверная Государыня Великая Княжна, державнейшего Императора Петра II сестра родная, Наталия Алексеевна временную младенческую жизнь, четыренадесять лет протекшую, изволением Божиим на блаженную и вечную премени жизнь от Рождества Первенца из мертвых в лето 1728 ноемврия в 22 день. Не умре девица, но спит (Матфея, гл. 9). Свет очию моею, и той несть со мною, погребена на сем месте».

При переносе её останков в Архангельский собор в 1928 году производилось вскрытие гробницы; оказалось, что Наталья покоится в хорошо сохранившихся глазетовом расшитом золотом платье, сильно собранной в талии юбке из парчи и шёлковых трикотажных чулках, а также диадеме, звезде и ленте ордена Святой Екатерины. Гроб её был обит серебряным позументом и отделан золотыми кружевами. Для оформления её погребения переплавили серебряную посуду опального Меншикова.