Մասնակցել է «Զոլոտոյե Ռունո» ամսագրի, «Բուբնովի վալետ» (1910 թվական), «Օսլինի խվոստ» (1912 թվական) և «Միշեև» (1913 թվական) միավորումների ցուցահանդեսներին։ Կրել է կոնբիզմի և ֆուուրիզմի ազդեցությունը։ Նատալյա Գոնչարովան ռուս պրիմիտիվիզմի և դեկորատիվ աբստրակցիոնիզմի առաջին փորձերից մեկի՝ «Լուչիզմի» (Մ․ Ֆ․ Լարիոնովի հետ) հիմնադիրներից է։ 1915 թվականից ապրել է Փարիզում, ձևավորել (1914-1929 թվականներ) Ս․ Պ․ Դյագիլևի անտրեպրիզի բեմադրությունները (Ռիմսկի Կորսակովի «Ոսկե աքաղաղ», 1914, Ստրավինսկու «Հազարան բլբուլ», 1926 թվական)։ Հայաստանի պետական պատկերասրահում են Նատալյա Գոնչարովայի «Տղան՝ աքաղաղը ձեռքին» (1900-1913 թվականներ), «Ուռենիներ» (1906 թվական), «Կանացի դիմանկար» (1904-1911 թվականներ) կտավները։ Մահացել է 1962 թվականի հոկտեմբերի 17-ին Փարիզում)։