Родилась 16 февраля 1964 г. в Чите Читинской области (ныне - Забайкальский край).
Девичья фамилия - Гордеева.
В 1986 г. Наталья Жданова окончила Читинский государственный педагогический институт им. Н. Г. Чернышевского (ныне - Забайкальский государственный университет) по специальности "китайский и английский языки", в 2002 г. - Дальневосточную академию государственной службы (ныне - Дальневосточный институт управления; филиал Российской академии народного хозяйства и госслужбы при президенте РФ) по специальности "муниципальное управление".
Кандидат исторических наук. Защитила диссертацию на тему "Развитие приграничного и межрегионального сотрудничества Забайкалья с провинциями КНР в 1950-1980-е гг." (2005; Иркутский государственный университет).
В 1986-1993 гг. работала учителем китайского языка в средней школе №4 в Чите.
В 1993-1994 гг. - переводчик, специалист по внешнеэкономической деятельности читинского филиала рыболовецкой компании "Акрос" (в настоящее время входит в рыбопромышленный холдинг "Карат").
В 1994 г. работала в Чите заместителем директора по иностранным языкам средней школы №4. В 1995-2001 гг. - директор многопрофильной языковой гимназии №4.
В 2001 г. перешла на работу в администрацию Читы, которую возглавил Анатолий Михалёв. До 2008 г. руководила городским комитетом образования.
В 2008 г., после объединения Читинской области с Агинским Бурятским автономным округом в Забайкальский край, была назначена заместителем председателя краевого правительства по социальным вопросам. Курировала работу министерств социального блока в администрации губернатора Равиля Гениатулина.
12 октября 2008 г. баллотировалась от партии "Единая Россия" в Законодательное собрание Забайкальского края I созыва. После избрания в региональный парламент от депутатского мандата отказалась.
С марта по сентябрь 2013 г. исполняла обязанности министра образования, науки и молодежной политики в администрации врио губернатора Забайкальского края Константина Ильковского.
8 сентября 2013 г. принимала участие в выборах депутатов Законодательного собрания Забайкальского края II созыва по списку партии "Единая Россия" (первый номер в региональной группе №6, Центральный район). По итогам голосования в парламент не прошла, однако затем получила освободившийся мандат и стала депутатом Заксобрания. 20 сентября 2013 г. была избрана председателем краевого парламента. Входила во фракцию "Единая Россия".
17 февраля 2016 г. президент РФ Владимир Путин назначил Наталью Жданову временно исполняющей обязанности губернатора Забайкальского края. На этом посту она сменила Константина Ильковского, который в тот же день был отправлен в отставку по собственному желанию.
18 сентября 2016 г. Наталья Жданова была избрана губернатором Забайкальского края, за нее проголосовали 54,39% избирателей (баллотировалась от партии "Единая Россия"). Ее ближайший соперник, кандидат от КПРФ Николай Мерзликин, получил 28,74%. 29 сентября того же года Наталья Жданова официально вступила в должность.
24 октября 2018 г. президент РФ Владимир Путин принял досрочную отставку губернатора Забайкальского края Натальи Ждановой и назначил врио руководителя региона Александра Осипова.
После ухода с госслужбы стала советником при Министерстве РФ по делам Северного Кавказа на общественных началах.
Награждена медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (2010).
Имеет звания "Почетный работник общего образования РФ", "Заслуженный работник образования Читинской области".
Владеет английским и китайским языками.