Erste internationale Erfahrungen sammelte Natsuki Sekiya bei der Sommer-Universiade 2017 in Taipeh, bei der sie im 5000-Meter-Lauf in 16:26,36 min auf den 14. Platz gelangte und über 10.000 Meter nach 35:21,19 min auf Rang zwölf einlief. Zwei Jahre später gewann sie bei den Studentenweltspielen in Neapel in 34:05,84 min die Bronzemedaille im 10.000-Meter-Lauf hinter der Chinesin Zhang Deshun und ihrer Landsfrau Rino Goshima.