Наталья Мельник родилась в 1977 году в Пермском крае. В 1999 году окончила музыкальный факультет Пермского государственного педагогического университета (класс Майи Глебовой), в 2003 году – вокальный факультет Уральской государственной консерватории имени М. П. Мусоргского (класс Светланы Зализняк). Лауреат VII Московского Открытого конкурса «Романсиада без границ» (2012 , I премия).
Работала в Ивановском музыкальном театре, Свердловском театре музыкальной комедии. С 2010 года – солистка Московского театра оперетты. В репертуаре певицы – ведущие партии в опереттах «Графиня Марица», «Мистер Икс», «Фиалка Монмартра» и «Баядера» Кальмана, «Орфей в аду» Оффенбаха, «Веселая вдова» Легара, «Фанфан-тюльпан» и «Любовь и голуби» Семёнова, «Куртизанка» Журбина.
Участвовала в мастер-классах Мауро Тромбетты, Лауры Джузеппины Булиан и Габриэллы Равацци в Италии и Москве.
На сцене Teatro Govi в Генуе исполнила партии в операх Пуччини «Мадам Баттерфляй» (Чио-Чио-сан) и «Тоска» (заглавная роль). В московском театре «Новая опера» имени Е. В. Колобова участвовала в постановке оперы «Самозванка» Валерии Бесединой (партия княжны Таракановой).
Выступала также в Государственном Кремлевском дворце, залах Московской консерватории, Московского международного Дома музыки, гастролировала в Испании, Южной Корее, Эстонии. Сотрудничала с пианистами Даниилом Крамером (программа «Вива, Кальман!»), Александром Бисеровым и Робертом Марискиным, певцами Владиславом Пьявко, Герардом Васильевым, Светланой Варгузовой, Юрием Веденеевым, Артёмом Голубевым; композитором Людмилой Лядовой и многими другими известными артистами.
