Советская и российская актриса. Наталья родилась 24 сентября 1946 года в Москве. В Алма—Ате поступила в хореографическую школу, оттуда была направлена в Академическое хореографическое училище при Большом театре, которое окончила в 1964 году. В том же году была приглашена сниматься в главной роли в фильме Андрея Михалкова—Кончаловского по роману Чингиза Айтматова «Первый учитель». За эту роль получила приз Венецианского кинофестиваля «Золотой кубок Вольпи» 1966 года за лучшую женскую роль. Аринбасарова поступила во ВГИК, училась в мастерской Сергея Герасимова и Тамары Макаровой. С 1971 года состоит в труппе Театра—студии киноактёра (ныне — Мастерская «12» Никиты Михалкова). В 1979 году ей было присвоено звание заслуженной артистки РСФСР, а в 1980 году она получила Государственную премию СССР за роль в фильме «Вкус хлеба» (1978)