Наталья Андрейченко появилась на свет 3 мая 1956 года в Москве. Ее папа работал на авиазаводе, а мама – в Министерстве просвещения. В возрасте пяти лет будущая артистка посмотрела балет "Спящая красавица", после чего захотела стать балериной. В третьем классе она стала осваивать аккордеон в музыкальной школе.
Вместе с этим Наталью интересовал и спорт, она занималась плаванием. А в старших классах начала много читать и планировала поступить на филологический факультет МГУ, но перед выпуском все же изменила выбор в пользу актерской карьеры.
Выбирая вуз, она сначала попробовала поступить в училище имени Щепкина, но не получилось. Зато ее приняли во ВГИК, и она попала на курс Сергея Бондарчука и Ирины Скобцевой. Учась на втором курсе, она впервые сыграла в кино - в фильме "От зари до зари". В 1977 году Андрейченко получила диплом. К этому моменту в ее активе было уже пять ролей.
В 1978 году она сыграла Настю Соломину в фильме Андрея Кончаловского "Сибириада", который завоевал специальный приз на фестивале в Каннах. После этого успеха Наталья стала членом советской делегации за границей. Также в этот период актриса удачно сыграла роль Ольги в фильме "Торговка и поэт".
Затем несколько лет Андрейченко снималась в достаточно средних картинах, среди них: "Уходя - уходи", "Инспектор Лосев", "Коней на переправе не меняют". Впрочем, роли ей все равно удавались.
В 1983 году увидели свет фильмы "Военно-полевой роман" Петра Тодоровского и "Мэри Поппинс, до свидания" режиссера Леонида Квинихидзе. С ними к Андрейченко пришли настоящий успех и признание. В 1984 году актриса была удостоена приза за "лучшую женскую роль" на фестивале в испанском Вальядолиде. В последующие годы, помимо прочего, Наталья сыграла в музыкальном фильме "Марица" и мелодраме "Прости" Эрнеста Ясана. Эти работы также были очень удачными.
Первым мужем Натальи стал композитор Максим Дунаевский. В 1982 году у них родился сын Дмитрий. В 1984 году в Москву, чтобы снять кино о Петре Великом, приехал режиссер Максимилиан Шелл. Андрейченко успешно прошла пробы на роль Евдокии Лопухиной. На съемках у актрисы и режиссера начался роман. Власти требовали у Андрейченко прекратить связь с иностранцем, но грянула Перестройка, Наталья развелась с Дунаевским и в 1986 году сыграла свадьбу с Шеллом. Перед тем как уехать с мужем в США, актриса, будучи беременной, сыграла Катерину Измайлову в фильме "Леди Макбет Мценского уезда". В 1989 году она родила дочь Настасью.
Шелл и Андрейченко прожили вместе 16 лет: первые пять в Москве, остальные в США. За границей актриса усердно изучала английский язык, посещала голливудскую актерскую школу, но добиться успехов за пределами родины ей так и не удалось.
В 1993 году Наталья сыграла Дарью в фильме Сергея Бондарчука "Тихий Дон". Затем она снялась в голливудских фильмах "Ночная стража", "Маленькая Одесса", "Свечи в темноте" (режиссером этой картины был ее муж).
В 1999 году Андрейченко вернулась в Москву для участия в торжествах по случаю 200-летия со дня рождения Пушкина. У артистки была идея открыть "Пушкинленд", наподобие заграничного "Диснейленда", но дальше планов дело не пошло. Затем она снялась в ленте "Восемь с половиной долларов", правда, взяв себе псевдоним Наталья Обманутая.
Таким образом, Андрейченко и Шелл стали жить в разных странах. Журналисты даже принялись муссировать слух об их скором разводе. Однако официально они развелись в 2005 году.
В 2010-м Наталья вошла в состав жюри телевизионного шоу "Украина слезам не верит", а через год вместе с Дмитрием Нагиевым стала ведущей реалити-шоу "Мама в законе" на российском телеканале "Перец".