Родилась 17 (30 декабря) 1914 года в Киеве в семье преподавателя техникума Федора Федоровича Боде (по свидетельству о рождении Федора Фридриховича Боде; 1883—?[1]) и учительницы младших классов Веры Александровны Кудрицкой. В 1934 году работала фотокорреспондентом в газете ЩКПУ «Коммунист». В 1938 году перешла в Фотохронику ТАСС по Украине. В 1941 году поступила добровольцем на работу во фронтовую газету Юго-Западного фронта «Красная Армия» и прошла с ней до конца войны. Снимала на Юго-Западном, Центральном, 1-м Белорусском фронтах. Постоянно печаталась в центральных газетах «Правда», «Красная Звезда», журнале «Огонёк» и зарубежной печати (через Совинформбюро). Войну закончила в звании старшего лейтенанта.
После войны в 1945 году в «Детиздате» вышла книга фотографий «Дорогами войны», получившая премию. Участвовала во многих всесоюзных и международных фотовыставках. С 1945 года жила в Москве. Работала московским корреспондентом украинской газеты «Радянська Культура».
Перед войной Наталья вышла замуж за фотожурналиста Бориса Казюка, у них был один сын. После начала войны Борис Казюк ушёл на фронт и вскоре погиб, после чего Наталья оставила маленького сына Сашу на попечение родителей и ушла на фронт фотокорреспондентом. На фронте она познакомилась со своим вторым мужем — поэтом Евгением Долматовским[2], с которым прожила 15 лет. От этого брака родилась дочь Наталья[3].
В 1966 году на Мосфильме вышел фильм по книге Леонида Первомайского "Дикий мёд". Наталия Боде является прототипом главной героини - военного фотокорреспондента Варвары Княжич.
В 2020 году внук Наталии Боде Василий Кутьин в соавторстве с Денисом Бобкиным опубликовал рассказ "Сон у Тигра" (трилогия "Солдатский сон"), где рассказывается о подвиге Наталии Боде на Курской Дуге летом 1943 года. В оформлении книги использованы авторские военные фотографии Натальи Боде.