Родилась 21 октября 1974 года в Москве. Детство провела в Болгарии.

Наталья Рогожкина готовилась поступать в медицинский институт, но решилась поступить в театральный. Окончила Школу-студию МХАТ в 1995 г. (курс А.Покровской), после чего Наталью взяли на работу в труппу Художественного театра.

Дебют в кино состоялся в 1998 году в фильме «Стрингер». После Наталья Рогожкина снималась в таких сериалах, как «Каменская», «Марш Турецкого», «Дальнобойщики».

В 2004 году Наталья стала лауреатом премии «Чайка» за роль Елены Тальберг в спектакле «Белая гвардия».

В 2006 году актрисе присвоено звание заслуженной артистки РФ.

В 2008 году Наталья Рогожкина сыграла Анну Одинцову в фильме «Отцы и дети» Дуни Смирновой, экранизации романа Тургенева.

В 2010 году в сериале «Доктор Тырса» актриса сыграла жену главного героя, которая долгое время находилась в коме.

В 2012 году Наталье досталась главная роль в фильме «Во саду ли, в огороде».

Наталья Рогожкина была замужем за Андреем Паниным, в браке родилось двое сыновей Александр и Пётр.