В 2002 году закончила с отличием фортепианное отделение Государственного музыкально-педагогического института имени М.М.Ипполитова-Иванова (класс доцента С.Я.Солодовника), а в 2005 — аспирантуру Московской государственной консерватории имени П.И.Чайковского по классу «Оркестр современной музыки».
Наталия Черкасова — лауреат Международного конкурса молодых исполнителей современной музыки (Добрич, Болгария, 2001) и Международного конкурса современной камерной музыки (Краков. Польша, 2006). Выступает как с сольным репертуаром, так и в составе камерных ансамблей, регулярно принимает активное участие в крупнейших российских фестивалях современной музыки «Московская осень» и «Московский Форум».
Её репертуар включает произведения разных эпох, но его основу составляют произведения современных авторов и классиков XX века, таких как Шёнберг, Веберн, Мессиан, Булез, Фуррер, Фернейхоу, Фелдман, Ксенакис, Донатони, Поппе, Аблингер, Шаррино, Такемицу, Шнитке, Денисов и др.
Является активной участницей мастер-классов российских и зарубежных композиторов и исполнителей (Беат Фуррер, Филипп Юрель, Брайан Фернейхоу, Николас Ходжес, ансамбль Recherche и многие другие).
Солистка ансамбля «Студия новой музыки» с 2005 года.