Наталья Демьянова родилась в Красноярске. В 2009 году окончила Красноярский хореографический колледж (класс заслуженного работника культуры РФ Светланы Петровны Михеевой). В том же году была принята в труппу Красноярского государственного театра оперы и балета. Участвовала во всех гастрольных поездках труппы: в Великобританию, Турцию, Болгарию, ОАЭ, Швейцарию и Бельгию.
С июля 2017 года — в составе балетной труппы Приморской сцены Мариинского театра.
Репертуар на Приморской сцене Мариинского театра:
«Лебединое озеро» (испанский танец, венгерский танец, вальс, вальс/полонез, мазурка, большие лебеди, лебеди) — хореография Мариуса Петипа и Льва Иванова в редакции Константина Сергеева;
«Спящая красавица» (свита Феи Сирени, вальс, мазурка, нереиды, придворные дамы) — хореография Мариуса Петипа в редакции Константина Сергеева, Эльдара Алиева;
«Щелкунчик» (Фрау Штальбаум, Крысильда, родители, снежинки, испанский танец, русский танец, вальс цветов) — хореография Эльдара Алиева;
«Баядерка» (Grand pas, Джампе, индусский танец) — хореография Мариуса Петипа в редакции Владимира Пономарёва и Вахтанга Чабукиани;
«Кармен-сюита» (Рок) — хореография Альберто Алонсо;
«Корсар» (Форбан солисты и двойка солисток, корсарки, гарем, Оживлённый сад) — хореография Эльдара Алиева с использованием хореографии Мариуса Петипа;
«Жизель» (Батильда, вальс, вилисы) — хореография Жана Коралли, Жюля Перро, Мариуса Петипа;
«Дон Кихот» (Мерседес, цыганский танец, восточный танец, фанданго, двойка испанок, Grand pas) — хореография Александра Горского по мотивам спектакля Мариуса Петипа;
«Конёк-Горбунок» (Кобылица, Морская царевна, цыганский танец);
«Жар-птица» (влюблённые девушки) — хореография Эльдара Алиева;
«Тысяча и одна ночь» (Марджана) — хореография Эльдара Алиева;
«Раймонда» (Сольньная пара в Панадерос, мазурке, венгерском танце, придворные дамы, девушки в картине «Сон») — хореография Мариуса Петипа в редакции Константина Сергеева, Эльдара Алиева;
«Мимолётности» (Чёрная солистка) — хореография Дмитрия Пимонова;
«Бемби» (Мама Бемби), «В джунглях» (Змея) — хореография Антона Пимонова.
Балеты Джорджа Баланчина: «Аполлон» (Латона), «Серенада» (Тёмный ангел).
Также в репертуаре:
«Лебединое озеро» (русская, испанская невесты) — хореография Мариуса Петипа, Льва Иванова, Сергея Боброва;
«Щелкунчик» (снежинки, арабский танец) — хореография Василия Вайнонена, Сергея Боброва;
«Спящая красавица» (Фрейлины, Флёр де Фарин, Золушка) — хореография Мариуса Петипа, Сергея Боброва;
«Жизель» (Подруги Жизели, Батильда, Зюльма, 2-ка вилис) — хореография Жюля Перро, Мариуса Петипа;
«Спартак» (Куртизанки, патрицианки) — хореография Юрия Григоровича;
«Много шума из ничего» (Синьора Леонато) — хореография Дмитрия Антипова;
«451 градус по Фаренгейту» (Милдред) — хореография Снежаны Здор;
«Тысяча и одна ночь» (Птица Рух) — хореография Владимира Федянина;
«INSIDE/Позади сна» (Квартет) — хореография Веры Арбузовой;
«Коппелия» (Подруги, Утро) — хореография Юлианы Малхасянц, Геннадия Малхасянц;
«Анюта» (Цыганки) — хореография Владимира Васильева;
«Каменный цветок» (Аметист, цыганка) — хореография Юрия Григоровича;
«Кармина Бурана, или Колесо фортуны» (Невеста) — хореография Александра Полубенцева;
«Приключения Чиполлино» (Графини Вишни) — хореография Александра Полубенцева;
«Уж замуж невтерпёж, или Тщетная предосторожность» (Подруги) — хореография Жана Доберваля, Александра Горского в редакции Марка Перетокина;
«Баядерка» (тени) — хореография Мариуса Петипа.
