Η Ναταλία Μελά μεγάλωσε σε μεγαλοαστικό περιβάλλον με ιστορικές ρίζες. Ήταν εγγονή του Μακεδονομάχου Παύλου Μελά και της Ναταλίας Δραγούμη. Ο πατέρας της ήταν ο Μιχαήλ Μελάς και η μητέρα της ήταν κόρη του Ιωάννη Πεσμαζόγλου, ιδρυτή της Εθνικής Τράπεζας μαζί με το Γεώργιο Σταύρου. Η γιαγιά της, από την πλευρά του πατέρα της, προερχόταν από το γένος Δραγούμη και ήταν αδελφή του Ίωνα Δραγούμη και κόρη του Στέφανου Δραγούμη.
Το 1942 εγγράφεται στην Ανωτάτη Σχολή Καλών Τεχνών (Α.Σ.Κ.Τ.) της Αθήνας, με καθηγητές τον Κώστα Δημητριάδη και τον Μιχάλη Τόμπρο. Εργάστηκε και στο εργαστήριο του Θανάση Απάρτη. Προσχώρησε στην ΕΠΟΝ, καθώς και έγινε μέλος του ΚΚΕ. Όμως, μετά τη δολοφονία του Κίτσου Μαλτέζου αποχώρησε.
Αποφοιτώντας, το 1948, δούλεψε για ένα διάστημα με τον καθηγητή Δημήτρη Πικιώνη για τη στήλη στον τάφο του Μητροπολίτη Χρύσανθου και αργότερα για το Μνημείο Πεσόντων στο Λεόντιο της Νεμέας στην Πελοπόννησο. Κατασκεύασε και τις προτομές, του Στέφανου Δραγούμη στο Ζάππειο και του Γεωργίου Πεσμαζόγλου στην Εθνική Τράπεζα της Ελλάδας. Η επιρροή του Πικιώνη είναι εμφανής.
Μετά την αποφοίτησή της άνοιξε δικό της εργαστήριο στον τελευταίο όροφο ενός σπιτιού στην οδό Βασιλίσσης Σοφίας και λίγο αργότερα, το 1945, στον στάβλο ενός σπιτιού στην οδό Μουρούζη. Εκεί μαζευόταν, μεταξύ πολλών άλλων, ο Νίκος Εγγονόπουλος, ο Γιάννης Τσαρούχης, ο Ανδρέας Εμπειρίκος και ο Γιάννης Μόραλης. Πήρε μέρος στην ίδρυση της καλλιτεχνικής ομάδας «Αρμός».
Το 1951 παντρεύτηκε τον αρχιτέκτονα Άρη Κωνσταντινίδη (1913 – 1993) με τον οποίο απέκτησε δύο παιδιά, τον Δημήτρη και την Αλεξάνδρα και για δέκα χρόνια έπαψε να δουλεύει, ασχολούμενη με την κατασκευή σκηνικών στο Θέατρο Τέχνης του Καρόλου Κουν.
Η Ναταλία Μελά δούλεψε αρχικά με μάρμαρο και πέτρα, ενώ στα τέλη της δεκαετίας του 1960, όταν επιστρέφει από το Παρίσι, όπου είχε μάθει να δουλεύει με το οξυγόνο, στρέφεται στη χρήση του μετάλλου, υιοθετώντας τα διδάγματα της αφηρημένης τέχνης, που κυριαρχούσε στην καλλιτεχνική σκηνή της Δύσης. Είναι αυτή η φάση που εγκαταλείπει τον ελληνοκεντρισμό της Αθήνας και στρέφεται στον μοντερνισμό που έρχεται από το Παρίσι, αλλά και στα διδάγματα της αφαίρεσης που είχαν αρχίσει να κυριαρχούν στις ΗΠΑ, φιλτραρισμένα και διαπερασμένα πάντοτε από την εικαστική και καλλιτεχνική σκηνή της γαλλικής πρωτεύουσας. Χρησιμοποιεί “ready-made” σιδηρικά και εργαλεία, τα οποία προμηθεύεται από την οδό Αθηνάς. Αντλεί τα θέματά της από το φυσικό κόσμο, πτηνά και ζώα – κοκόρια, κριάρια, ταύρους, κατσίκες, περιστέρια – και από την ελληνική μυθολογία.
Ανάμεσα σ’ ένα πλήθος δημιουργιών, περιλαμβάνονται:

  • Προτομή Στέφανου Δραγούμη (1950. μάρμαρο, Αθήνα – Ζάππειο)
  • Προτομή Παύλου Μελά (1952, Θεσσαλονίκη).
  • Προτομή Γεωργίου Πεσματζόγλου (1955, Αθήνα – Εθνική Τράπεζα της Ελλάδας).
  • Έλληνας πολεμιστής (1960, μάρμαρο).
  • Νέα Μυθολογία (1961, σίδερα)
  • Σάτυρος (1962, ορείχαλκος).
  • Ταύροι (1975, πολυεστέρας).
  • Οικογένεια (τρεις κατσίκες), Κήπος Προεδρικού Μεγάρου.
  • Ανδρεία, Σοφία, Δόξα (υπαίθρια γλυπτική, Παιανία Αττικής).
  • Λασκαρίνα Μπουμπουλίνα (Σπέτσες, Λιμάνι της Ντάπιας).
  • Κυβέλη (ολόσωμος μαρμάρινος ανδριάντας, ύψους 2.35 μ. Περίβολος Πνευματικού Κέντρου Δήμου Αθηναίων, οδός Ακαδημίας. Φιλοτεχνήθηκε το 1992 και τοποθετήθηκε το 1994).
  • Μνημείο πεσόντων στα Ίμια (1996, Αθήνα – Πλατεία Παύλου Μελά, Σαρόγλειο. Ανεγέρθηκε επί Δημαρχίας Δημήτρη Αβραμόπουλου).

Η Ναταλία Μελά παρουσίασε τις δημιουργίες της σε ατομικές εκθέσεις (Αθήνα 1963 και 1964, Βιέννη 1965, Νέα Υόρκη 1970), καθώς και σε διεθνείς εκθέσεις στη Μπιενάλε Σάο Πάολο της Βραζιλίας 1965, στο Παρίσι – Salon de la jeune sculpture 1976, 1967. Τα έργα της βρίσκονται σε δημόσιους χώρους και σε ιδιωτικές συλλογές στην Ελλάδα και το εξωτερικό. Το 1986 η Ναταλία Μελά δημιούργησε τα γλυπτά στην ταινία “Αλληγορία” του Κώστα Σφήκα.