Det kongelige hoff kunngjorde 11. desember 2009 at kongen har utnevnt Natvig til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden «for hans innsats innen medisinsk forskning.» Det ble i kunngjøringen lagt vekt på at kongen «i sin vurdering lagt vesentlig vekt på Natvig innsats for norsk medisinsk forskning og for bedring av medisinske forhold i utviklingsland.» Natvig ble i 1972 tildelt Anders Jahres medisinske pris for yngre forskere.