Преподобномученица Наталия родилась в 1889 году в городе Ельце Орловской губернии в семье столяра Николая Николаевича Ульянова.
В 1910 году Наталья приехала в Москву и поступила в Новодевичий монастырь, где подвизалась до его закрытия в 1922 году. После закрытия обители она осталась жить в одной из монастырских келий, превращенных в коммунальные квартиры. Наталья подвизалась в качестве певчей и псаломщицы, а в 1930 году поступила на государственную службу.
9 марта 1938 года Наталья была арестована по обвинению в враждебной агитации против колхозного строя. Наталья отказалась признавать свою вину, утверждая, что не вела агитации. 15 марта тройка НКВД приговорила ее к расстрелу.
Преподобномученица Наталия Ульянова была расстреляна 22 марта 1938 года и погребена в безвестной общей могиле на полигоне Бутово под Москвой.
