Регалии: Заслуженный мастер спорта; олимпийская чемпионка (2012) в беге на 400 метров с барьерами; 2-кратный серебряный (2004, 2012) и бронзовый (2004) призер Олимпийских игр в эстафете 4х400 метров (дважды) и беге на 400 метров; 2-кратная чемпионка мира (2005, 2013) в эстафете 4х400 метров; 3-кратный бронзовый призер чемпионатов мира (2009, 2011 - 2 медали); 2-кратная чемпионка мира (2003, 2006) в закрытых помещениях; 2-кратная победительница Континентального кубка (2002, 2010); 3-кратная чемпионка Европы (2010 - 2 медали, 2011); серебряный призер чемпионата Европы (2002); 2-кратная чемпионка Европы (2002, 2009) в закрытых помещениях; серебряный призер чемпионата Европы (2007) в закрытых помещениях; 2-кратная обладательница Кубка Европы (2005, 2006).
Родилась 26 июня 1981 года в Ленинграде (Россия).
В 2010 году Наталья Антюх, в то время уже титулованная легкоатлетка, решила сменить гладкий бег на барьерный. Так поступила в свое время Ирина Привалова и добилась успеха. В случае с Антюх ситуация повторилась: Наталья стала чемпионкой Европы и олимпийской чемпионкой Лондона в беге на 400 метров с барьерами.
Антюх собиралась завершить карьеру после Олимпийских игр, но потом решила выступить еще на чемпионате мира 2013 года в Москве. В родных стенах в барьерном беге ей завоевать медаль не удалось, зато она стала обладательницей золотой медали в составе эстафетной команды 4х400 метров.
Неприятности для олимпийской чемпионки Лондона-2012 начались через несколько лет, когда антидопинговые службы решили устроить перепроверку ранее взятых у спортсменов проб. По результатам этого исследования Наталью сначала лишили серебра Игр-2012, добытого в составе эстафетной команды 4х400 метров, а в 2022 году - титула олимпийской чемпионки в беге на 400 метров с барьерами.
После завершения карьеры в 2017 году Наталья Антюх перешла на административную работу, в частности возглавляла Комитет по физкультуре и спорту Санкт-Петербурга.