В 1987 году окончила Школу-студию МХАТ (курс В. Н. Богомолова, мастерская К. Н. Головко) и была принята в труппу МХАТ им. М. Горького. В творчестве Натальи Пироговой сочетаются яркий драматический темперамент и тонкий психологизм.
Наталья Пирогова — один из режиссеров восстановления исторического спектакля «Синяя птица», где сыграла множество ролей, переняв опыт учеников К. С. Станиславского.