Наталья Петрожицкая родилась в Москве. Окончила Московскую государственную консерваторию имени П. И. Чайковского и ассистентуру-стажировку МГК. В Оперной студии консерватории исполняла партии Татьяны («Евгений Онегин» Чайковского), Донны Эльвиры, Графини / Марцелины («Дон Жуан» и «Свадьба Фигаро» Моцарта), Гориславы («Руслан и Людмила» Глинки), Мими («Богема» Пуччини).
Лауреат международных и всероссийских конкурсов. С 2006 года – солистка Московского академического Музыкального театра имени К. С. Станиславского и Вл. И. Немировича-Данченко, где в ее репертуар вошли партии Наташи Ростовой («Война и мир» Прокофьева), Леоноры («Сила судьбы» Верди), Антонии и Джульетты («Сказки Гофмана» Оффенбаха), Микаэлы («Кармен» Бизе), Софи («Вертер» Массне), Ганны Главари («Веселая вдова» Легара), Дездемоны («Отелло») и многие другие. За роли Софи и Наташи Ростовой номинировалась на Национальную театральную премию «Золотая маска».
Принимала участие в гастролях театра в Италии, Нидерландах, Китае. С сольными концертными программами гастролировала в Греции, Болгарии, Латвии, Японии, Украине и на Кипре. Участвовала в исполнении оперы «Сорочинская ярмарка» Мусоргского с Госкапеллой России под руководством Валерия Полянского.
Выступала на фестивалях памяти С. С. Прокофьева в Москве, имени А. Д. Сахарова в Нижнем Новгороде, имени М. Д. Михайлова в Чебоксарах, Пушкинском фестивале оперного и балетного искусства «Болдинская осень» в Нижнем Новгороде, Собиновском музыкальном фестивале в Саратове, Байкальском Рождественском фестивале в Улан-Удэ, Фестивале классической музыки в Салацгриве (Латвия), «Ирина Кандинская и “Персона” приглашают» в Тольятти, Левитановском фестивале в Плёсе, имени Д. Д. Шостаковича в Кургане, «Три века – три пространства – три композитора» в Мелихове, «Красная площадь» в Москве, Летнем книжном фестивале в парке «Черное озеро» в Казани, Artissimoв Юрмале (Латвия), фестивале камерного искусства в Костомукше.
Совместно с певцом Дмитрием Зуевым и пианисткой Антониной Кадобновой представила ряд концертных программ с музыкой эпохи барокко, романсами русских композиторов, сценами из оперы «Евгений Онегин», песнями о Великой Отечественной войне и др., записала два альбома с романсами Чайковского и Рахманинова (2014, 2018). С пианистом Алексеем Гориболем, певцами Олесей Петровой и Петром Мигуновым принимала участие в записи вокальных циклов А. Чайковского для фирмы «Мелодия» (2019).
