Изучала английскую литературу в Сорбонне, историю – в Оксфордском и социологию – в Берлинском университете. По окончании юридического факультета Парижского университета в 1925 была принята в коллегию адвокатов и работала в суде вплоть до 1940.
Ее имя часто связывают с «новым романом».
Писательница родилась 18 июля 1900 в Иваново-Вознесенске (ныне Иваново) в России. После развода родителей жила попеременно то у матери, то у отца, пока в возрасте восьми лет не перебралась в Париж к отцу. Сдав экзамены на степень бакалавра, изучала английскую литературу в Сорбонне, историю – в Оксфордском и социологию – в Берлинском университете. По окончании юридического факультета Парижского университета в 1925 была принята в коллегию адвокатов и работала в суде вплоть до 1940.
Уже в первой книге, Тропизмы (Tropismes, 1939), Саррот проявила интерес к сфере подсознания и тончайшим оттенкам человеческих чувств. Ее следующий роман, Портрет неизвестного (Portrait d'un inconnu, 1948), получил одобрительный отзыв Ж.П.Сартра. Подобно романам Мартеро (Martereau, 1959) и Планетарий (Le Plan tarium, 1959), он сохраняет узнаваемые характеры и нарочито банальный сюжет.
Позже Саррот разрабатывала тему художественной литературы – сначала с точки зрения читателя в Золотых плодах (Les Fruits d'or, 1964), затем с точки зрения автора в книге Между жизнью и смертью (Entre la vie et la mort, 1968). В ее поздних произведениях – особенно характерен роман Говорят глупцы (Disent les imb ciles, 1976) – полностью отсутствуют как узнаваемые характеры, так и сюжет. В 1983 она выпустила книгу Детство (Enfance).
Саррот публиковала также критические эссе по проблемам современного романа, изданные в 1956 в сборнике Эра подозрения (L' re du soup on). Сценарии многочисленных театральных пьес и пьес для радио вышли отдельным томом под названием Театр (Th tre, 1978).
Умерла Натали Саррот в Париже 19 октября 1999.