После окончания художественной школы Нестерова поступила на живописный факультет МГАХИ им. В.И. Сурикова, где её учителями были А.М. Грицай, Д.Д. Жилинский и С.Н. Шильников. Уже в период обучения она проявляла стремление выйти за рамки соцреализма и найти свой собственный художественный язык. В 1969 году она стала членом Союза художников СССР.
Ранние произведения художницы отражали взаимодействие двух начал: увлеченности гармонией природы и совершенством пейзажей с одной стороны, и исследованием драматизма и несовершенства человеческой сущности — с другой. Впоследствии её картины стали характеризоваться философским осмыслением эпохи, ощущением условного пространства, где реальность переплетается с абсурдом и лирическим гротеском. Даже в пейзажах и городских сценах всегда ощущается скрытый психологизм.
С 1970-х годов стиль Нестеровой обрёл яркую индивидуальность. Её композиции наполнились метафорическими сюжетами, где образы людей, птиц, предметов и парков превращались в загадочный театр масок. Центральное место в её живописи заняли сцены жизни, насыщенные сложными аллегориями и изящной иронией. Постоянным лейтмотивом стали птицы (голуби, чайки) — символы свободы и неизбежности перемен.
Творчеству Нестеровой присуща ярко выраженная театральность. Искусствоведы и коллеги отмечали, что её работы напоминают своеобразный маскарад, где за внешней лёгкостью и декоративностью скрывается серьёзное философское содержание.
С конца 1980-х годов Наталья Игоревна жила и работала попеременно в России, Франции и США. Она была удостоена звания Заслуженного художника РФ в 1994 году, стала лауреатом Государственной премии в 1999 году и действительным членом Российской академии художеств в 2001 году. Помимо активной выставочной деятельности в ведущих музеях страны и мира, она преподавала сценографию в ГИТИСе, передавая свой опыт молодым художникам.
Для самой Нестеровой служение искусству было неотделимо от верности внутренней честности, порядочности и глубокого уважения к мастерству. Она воспринимала живопись не только как ремесло, но и как способ познания жизни и поиска истины. В её мире реальность и фантазия сосуществовали, а картины часто становились глубоко личными размышлениями о времени, одиночестве и надежде.
Произведения Натальи Нестеровой хранятся в коллекциях ведущих российских и зарубежных музеев, включая Русский музей, Третьяковскую галерею, Музей Людвига, Музей Гуггенхайма и другие. Её живопись является неотъемлемой частью культурного наследия не только советского и российского, но и мирового искусства.
Наталье Нестеровой удалось стать голосом своего времени, сохранить верность собственным идеалам и открыть новый путь в искусстве, где трагическое и комическое, повседневное и вечное соединяются в едином художественном пространстве.