Лауреат Российской Национальной театральной Премии «Золотая Маска».
Окончила СПбГАТИ по специальности «Актер театра кукол» в 2005 – курс И. Зайкина и по специальности «Режиссер театра кукол» в 2008 – курс Н. Наумова. В 2009–2014 главный режиссер Театра кукол Республики Карелия. С 2014 года режиссер-постановщик Московского театра кукол.
В Кировском театре кукол Наталья Пахомова поставила три спектакля:
- «Русская Борзая» по М. Павичу (2013 г.)
- «Ладушки», спектакль-игра по мотивам русских народных потешек и пестушек (2014 г.)
- «Холодное сердце» по В. Гауфу (2016 г.)
В 2014 г. спектакль «Русская борзая» стал дипломантом IV Международного фестиваля театров кукол «Соломенный жаворонок» (г. Челябинск).
Наталья Пахомова была одним из организаторов лаборатории по интерактивному и иммерсивному театру, прошедшей на площадке Кировского театра кукол в октябре 2018 года.