Наталья Эдуардовна Андрейченко родилась 3 мая 1956 года в Москве. Мать ее работала в министерстве просвещения, а отец – на авиазаводе. В 1973 году, после провала на вступительных экзаменах в училище им. Щепкина, Наталья поступила во ВГИК. На втором курсе сыграла первую роль в фильме «От зари до зари».

В 1977 году, по окончании ВГИКа, она успела сняться в пяти картинах. В 1978 году Наталья снялась в «Сибириаде». Роль Насти Соломиной принесла ей известность в профессиональных кругах. На протяжении следующих пяти лет Андрейченко снималась во многих советских кинофильмах.

В 1983 году вышли два фильма с участием Натальи – «Военно-полевой роман» и «Мери Поппинс, до свидания». Это был новый виток в карьере актрисы.

В 1984 году Наталья Андрейченко получила приз на Международном фестивале в Вальядолиде за лучшее исполнение женской роли.
За период с 1985 по 1988 год Наталья сыграла главные роли в фильмах «Мерица» и «Прости». На протяжении трех лет актриса признавалась лучшей актрисой года.

Первым мужем актрисы был Максим Дунаевский. В 1984 году Наталья познакомилась с известным американским режиссером Максимилианом Шеллом, и в 1986 году они поженились. Последний фильм актрисы в отечественном кино – «Леди Макбет Мценского уезда» в 1989 году. После этого Наталья уехала в Америку.

В Америке талант Натальи не был признан. В 1993 году снялась в итальянском фильме «Тихий Дон». После этого были фильмы «Ночная стража», «Маленькая Одесса», «Свечи в темноте».

Не став известной актрисой в Америке, Андрейченко вернулась в Россию. С мужем они решили жить отдельно. С ней живет ее сын Митя (от первого брака), а младшая дочь живет с отцом в Лос-Анджелесе.

В России в 2000 году Наталья снялась в картинах «Формула счастья» и «Подари мне лунный свет».