Родилась в городе Бельцы на севере Молдавии. В 1986 году семья переехала в город Рыбницу. Наталья училась в школе с молдавским языком обучения, занималась в музыкальной школе по классу скрипки. С 12 лет играла на свадьбах. В 1999 году Наталья участвовала в Конкурсе молодых исполнителей эстрадной песни «Витебск» в рамках Международного фестиваля искусств «Славянский базар в Витебске» (Белоруссия), где была награждена специальным дипломом Международной федерации фестивальных организаций (FIDOF). Обладатели такого диплома имеют право участия в фестивалях-членах FIDOF (например, в фестивале в Сан-Ремо) без прохождения отборочного этапа.
В 2000 году Наталья ненадолго становится участницей кишинёвской поп-рок-группы «Миллениум», однако вскоре решает вернуться к сольной карьере. В этом же году она поступила в кишинёвскую Государственную консерваторию им. Гавриила Музическу, однако окончить её Наталье не удалось из-за частых гастролей и выступлений на концертах и конкурсах.В мае 2007 года Наталья Барбу с песней «Fight» на английском языке представляла Молдавию на конкурсе песни «Евровидение-2007», который прошёл в столице Финляндии городе Хельсинки (в этом году Молдавия участвовала в конкурсе «Евровидение» в третий раз). Наталья Барбу заняла 10 место со 109 очками.