Регалии: (по состоянию на май 2022 года) Заслуженный мастер спорта; олимпийская чемпионка (2012) в весовой категории до 72 кг; серебряный призер Олимпийских игр (2016) в весовой категории до 69 кг; 2-кратная чемпионка мира (2015, 2019); серебряный (2013) и бронзовый (2014) призер чемпионатов мира; 3-кратная чемпионка Европы (2013, 2014, 2020); серебряный (2021) и бронзовый (2012) призер чемпионатов Европы; бронзовый призер Европейских игр (2015).
Родилась 27 мая 1991 года в Тулуне Иркутской области (Россия).
Наталья Воробьева на соревнованиях представляла Санкт-Петербург. На Олимпиаде-2012 в Лондоне в четвертьфинале, полуфинале и финале одержала над соперницами чистые победы.
Причем в полуфинале ей понадобилось всего 17 секунд для победы над олимпийской чемпионкой Пекина китаянкой Ван Цзяо, а в финале под напором Воробьевой спасовала финалистка Пекинской Олимпиады, пятикратная чемпионка мира Станка Златева из Болгарии.
После Игр-2012 перешла в более легкую весовую категорию - до 69 кг, стала бронзовым призером первых в истории Европейских игр в Баку.
На Олимпиаде-2016 в Рио-де-Жанейро Воробьева успешно провела все свои поединки и вышла в финал, где уступила японке Саре Досё.
Вскоре Наталья вернулась в категорию до 72 кг, выиграла золотые медали на чемпионате мира в Казахстане-2019 и на чемпионате Европы-2020 в Риме. Воробьева готовилась выступить на Олимпиаде-2020 в Токио, однако из-за пандемии коронавируса соревнования состоялись только летом 2021-го. К тому времени Наталья перешла в категорию до 76 кг. В столице Японии она в четвертьфинале проиграла сопернице из Киргизии и выбыла из борьбы за медали.