В 80-е - 90-е годы снималась редко и только в эпизодических ролях.
Окончила Московское дирижерско-хоровое училище (1961), ВГИК (1965, актерская мастерская Ю. Геники и В. Шишкова; 1972 - режиссерская мастерская А. Столпера).
В кино - с 1963 года. Актриса театра-студии киноактера с 1965 года. Главные роли в фильмах: "Я его невеста" (Валя), "Георгий Седов", "Алмазная тропа". Роль в приключенческой киноповести "Алмазная тропа" стала последней большой работой Натальи Величко в кино. С начала 80-х актриса практически перестала сниматься.
В 1983 году Наталья Величко выступила в качестве режиссера, сняв трагическую мелодраму "Ураган приходит неожиданно".
В 80-е - 90-е годы снималась редко и только в эпизодических ролях.