Наталья Полухина родилась в 1992 году в Воронеже. По окончании средней школы в 2011 году поступила в Белгородский институт искусств. А в 2012 перевелась в Москву на театральный факультет Российской Государственной специализированной академии искусств, которую закончила с отличием. В 2016 году стала участницей первой международной актёрской лаборатории под руководством народной артистки России Светланы Крючковой в Санкт-Петербурге. С этого года сотрудничает с Московской филармонией, в её репертуаре чтецкая программа для младших школьников «Рикки-Тикки-Тави» Редьярда Киплинга.
Наталья Полухина является лауреатом Международного конкурса чтецов имени Я. М. Смоленского.