Родилась 28 апреля 1975 года в городе Комсомольске-на-Амуре Хабаровского края.
В 1997 году с отличием окончила юридический факультет Пермского государственного университета.
Кандидат юридических наук, доцент. Автор более 40 публикаций по проблемам международного публичного и международного частного права, а также международного гражданского и арбитражного процесса.
С 1996 года осуществляла педагогическую деятельность на юридическом факультете Пермского государственного университета. С 1998 года — педагогическая деятельность на кафедре правового обеспечения рыночной экономики в Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации и на кафедре международного права в Российской академии правосудия.
В Высшем Арбитражном Суде Российской Федерации работает с 1997 года.
С 1997 года по 2005 год — старший консультант, главный консультант Сектора международного частного права, помощник судьи Высшего Арбитражного Суда Российской Федерации.
С 2005 года по 2007 год — начальник Отдела международного права.
С 2007 года по 2011 год — начальник Управления международного права и сотрудничества.
В 2011 назначена судьей Высшего Арбитражного Суда Российской Федерации.
Постановлением Совета Федерации Федерального Собрания РФ от 6 июля 2011 года № 249-СФ Назначить на должность судьи Высшего Арбитражного Суда Российской Федерации Павлову Наталью Владимировну
Постановление Совета Федерации Федерального Собрания РФ от 25 июня 2014 г. № 263-СФ Назначить на должность судьи Судебной коллегии по экономическим спорам Верховного Суда Российской Федерации с 6 августа 2014 года: