В 2007 году Наталия Тимченко принята в состав оперной труппы Мариинского театра.
Лауреат всероссийского и международных конкурсов.
Лауреат Всероссийского конкурса-фестиваля молодых вокалистов им. Н. Обуховой (Липецк, 2005).
Дипломант Международного конкурса Е. Образцовой (Санкт-Петербург, 2005).
Лауреат Международного конкурса им. Н. Лысенко (Киев, 2002).
Дипломант Международного конкурса молодых оперных певцов Operalia, учредителем которого является П. Доминго (Париж, 2002).
Дипломант Международного конкурса молодых оперных певцов им. Н.А. Римского-Корсакова (Санкт-Петербург, 2002).
Лауреат первой премии Международного конкурса вокалистов в Софии (Болгария, 2001).
Наталия Тимченко в 2002 году окончила Софийскую Национальную музыкальную академию (класс К. Вачковой). В сезоне 2002-2003 гг. выступала на сцене Харьковского театра оперы и балета. С 2004 года певица являлась солисткой Академии молодых оперных певцов Мариинского театра, на сцене которого дебютировала в партии Эльвиры («Дон Жуан»). В 2007 году Наталия Тимченко принята в состав оперной труппы Мариинского театра.
Татьяна («Евгений Онегин»)
Лиза («Пиковая дама»)
Купава («Снегурочка»)
Милитриса («Сказка о царе Салтане»)
Земфира («Алеко», концертное исполнение)
Полина («Игрок»)
Лиу («Турандот»)
Леонора («Сила судьбы»)
Амелия («Бал-маскарад»)
Недда («Паяцы»)
Чио-Чио-сан («Мадам Баттерфлай»)
Эльвира («Дон Жуан»)
Также репертуар певицы включает партии Донны Анны («Каменный гость»), Эммы («Хованщина»), Полины («Игрок»), Леоноры («Трубадур»), Виолетты («Травиата»), Елизаветы («Дон Карлос»), Дездемоны («Отелло»), Маддалены («Андре Шенье»), Манон («Манон Леско»), Мими («Богема»), Лауретты («Джанни Скикки») и Анжелики («Сестра Анжелика»).
В 2002 году Наталия Тимченко дебютировала на сцене Софийского оперного театра в партии Эльвиры («Дон Жуан»). В 2007 году она исполнила партию Эммы («Хованщина») на сцене театра Лисео (Барселона). Кроме того, творческая биография Наталии Тимченко включает концертные выступления в театре Лисео и совместные выступления с Владимиром Галузиным на сцене Карнеги-холл (Нью-Йорк), а также в Сан-Реми-де-Прованс, Тулузе, Нью-Джерси (2008) и Македонии.
Также Наталия Тимченко выступала на фестивале Афродиты на Кипре (Амелия – «Бал-маскарад», 2006), в Баден-Бадене (Чио-Чио-сан – «Мадам Баттерфлай», 2007), Вене (Полина – «Игрок»), Барселоне (Эмма – «Хованщина», театр Лисео, 2007), вашингтонском Кеннеди-центре (Лиза – «Пиковая дама»), участвовала в Московском Пасхальном фестивале, музыкальном фестивале в Баден-Бадене, оперном фестивале в македонском городе Скопье (Лиу – «Турандот») и пела на сцене Московской филармонии совместно с оркестром Мариинского театра под управлением Валерия Гергиева. В 2009 годупевица исполнила партию Лизы («Пиковая дама») на сцене прославленного Барбикан-холла в Лондоне.