Natalia Vodianova wurde in bitterer Armut groß: Sie musste als Kind zusammen mit ihrer Mutter an der Straße Obst verkaufen, damit ihre Familie über die Runden kam. Mit ihrem Vater hatte sie in ihrer Kindheit überhaupt keinen Kontakt. Doch das russische Model hatte Glück: Mit 15 wurde sie entdeckt und landete schließlich auf einer Modelschule. Es dauerte nicht lange und sie bekam ihren ersten Vertrag angeboten. Vodianova machte sich vor allem auf dem Laufsteg einen Namen und konnte schon Engagements für die meisten der großen Designer in ihrem Steckbrief verbuchen.
Natalia Vodianova beschränkte sich aber nicht nur auf den Laufsteg: Das Model war regelmäßig auf vielen internationalen Covern des Modemagazins "Vogue" zu sehen, womit sie spätestens in die erlesene Riege der ganz großen Supermodels aufgenommen wurde. Bei so viel Rampenlicht durfte natürlich auch ein Auftritt im Film nicht fehlen. So lieh das Model in dem Fantasy-Spektakel "Kampf der Titanen" von 2010 der mythischen Medusa ihr Aussehen. In der Literaturverfilmung "Belle du Seigneur" übernahm sie 2012 sogar schon eine der Hauptrollen, neben Jonathan Rhys Meyers.
Das Model hat drei Kinder aus ihrer ersten Ehe. Nach der Scheidung ging sie eine Beziehung mit dem Sohn des französischen Unternehmers Bernard Arnault ein.