Наталья Водянова после школы поступила в нижегородский педагогический колледж и не планировала модельную карьеру. В 16 лет друг привел ее в модельное агентство, где она прошла кастинг французского агентства Viva в Москве и затем участвовала в конкурсе Madison в Париже. Она участвовала в показах Gucci, Yves Saint-Laurent, Calvin Klein и была снята для журналов Vogue и Harper's Bazaar.

В 2012 году Водянова сыграла главную роль в фильме "Влюбленные", продемонстрировав свои актерские способности и внешние данные. Ее фильмография остается ограниченной, основное внимание она уделяет моделингу.