Наталья Шамина родилась 27 сентября в поселке Сеймган Магаданской области. В 2004 году она завершила обучение в Санкт-Петербургской государственной академии театрального искусства на курсе под руководством Владимира Пази и вскоре была принята в труппу театра. В театральной карьере Шаминой значится участие в различных спектаклях, среди которых «Фантазии Фарятьева» (роль Тёти), «Кабаре» (Танцовщица), «Кровать для троих» (Ева), «Каренин. Анна. Вронский» (Кити), «С Рождеством, мистер Россман!» (Ирина, Девушка из Райского Сада), «Циники» (Ольга), «Night and day» (Надежда), «Испанская баллада» (Ракель), «Август: графство Осейдж» (Айви Уэстон), «Я боюсь любви» (Аня), «Утиная охота» (Вера), «Мёртвые души» (Елизавета Манилова), «Вишнёвый сад» (Раневская) и «Три сестры» (Наташа). Кроме театра, Шамина также снималась в ряде фильмов, включая «Убойная сила», «Ниро Вульф и Арчи Гудвин», «Тайны следствия», «Братва», «Ментовские войны» и «Любовь под надзором». В 2023 году она была удостоена диплома на XXXII фестивале "Театры Санкт-Петербурга - детям" в категории "Лучшая работа актрисы" за исполнение роли Царицы Злой в спектакле "Сказка о мёртвой царевне и о семи богатырях".