Наталья Эдуардовна Андрейченко родилась 3 мая 1956 года в Москве. Мать её работала в министерстве просвещения, а отец – на авиазаводе.
В 1973 году, после провала на вступительных экзаменах в училище им. Щепкина, Наталья поступила во ВГИК, училась в мастерской С. Бондарчука и И. Скобцевой. Ещё будучи студенткой второго курса она дебютировала в кино, сыграв роли в фильмах «От зари до зари» и «Колыбельная для мужчин».
В 1977 году, по окончании ВГИКа, она успела сняться в пяти картинах. В 1978 году Наталья снялась в «Сибириаде». Роль Насти Соломиной принесла ей известность в профессиональных кругах, а фильм был отмечен специальным призом жюри на кинофестивале в Каннах.
На протяжении 1970-80-х годов Андрейченко снималась во многих советских кинофильмах. Особенно известными стали её роли в картинах: «Коней на переправе не меняют», «Военно-полевой роман», «Мери Поппинс, до свидания», «Марица», «Прости», «Пётр Великий» и других.
В 1984 году Наталья Андрейченко получила приз на Международном фестивале в Вальядолиде за лучшее исполнение женской роли, а на протяжении 1985-1988 годов актриса признавалась лучшей актрисой года.
Первым мужем актрисы был Максим Дунаевский, в этом браке родился сын Дмитрий. В 1984 году Наталья познакомилась с известным американским режиссёром Максимилианом Шеллом, и в 1986 году они поженились, а через три года у них родилась дочь Настасья.
Последний фильм актрисы в советском кино – «Леди Макбет Мценского уезда» (1989). После этого Наталья уехала с мужем в США. Но в Америке она не была востребована как актриса, снялась лишь в нескольких фильмах и не на главных ролях. Среди её работ этого периода – роли в лентах: «Ночная стража», «Маленькая Одесса», «Доктор Куин, женщина-врач», «Свечи в темноте» и других.
В 2005 году Андрейченко вернулась в Россию, с 2012 года проживает преимущественно в Мексике.
В 2000-х годах она снялась в картинах: «Формула счастья», «Подари мне лунный свет», «Грехи отцов», «Очень русский детектив», «Жизнь взаймы» и других. Помимо работы в кинематографе Наталья Андрейченко участвует в различных телевизионных проектах и шоу, занимается йогой.
