Natalia Marisa Oreiro Iglesias nació en Villa del Cerro, Montevideo, Uruguay, el 19 de mayo de 1977. Siendo chica vivió dos años en España. Cuando ella y su familia volvieron a Uruguay, empezó a estudiar teatro. Tenía 8 años. A los 14 hizo sus primeros trabajos en publicidad.

A los 16 años, Natalia Oreiro se instaló en Argentina. Era el año 1993. Ese mismo año ganó el concurso Super Paquita de Xuxa, para representar a la conductora brasileña en varios países de la región. Así llegó a la televisión argentina. Hizo pequeños papeles en programas como Alta comedia, Aprender a volar, Inconquistable corazón y 90 60 90 Modelos. En 1997, a los 20 años, obtuvo su primer protagónico en la telenovela Ricos y famosos.

En 1998 publicó su primer álbum, que vendió 60 mil discos en una semana y que alcanzó el millón de copias vendidas en Europa. Ese mismo año se estrenó la película Un argentino en Nueva York, que Natalia protagonizó junto a Guillermo Francella.

Hacia fines del 98 y durante 1999 Natalia Oreiro la rompió toda: fue la protagonista de Muñeca brava, una telenovela que traspasó las fronteras y que fue un éxito en toda América y en países como República Checa, Israel y, ATENCIÓN, Rusia. 

Con la llegada del nuevo siglo, la vida de Natalia Oreiro se convirtió en un torbellino. Grabó su segundo disco, Tu veneno, que fue un gran éxito; cantó en el famoso y siempre difícil Festival de Viña del Mar; y realizó su primera gira por Rusia, un país al que iba a volver muchísimas veces. 

En el año 2001 Natalia Oreiro conoció a Ricardo Mollo, músico de Divididos, en una clase de yoga. Empezaron una historia de amor que, más de veinte años después, continúa. Se casaron en secreto en Brasil y tuvieron un hijo, Merlín Atahualpa, que ya tiene diez años.
En el año 2007 Natalia Oreiro agregó un ítem más a su amplia gama de intereses y talentos: fundó Las Oreiro, junto a su hermana Adriana, una empresa de diseño de ropa femenina. Al mismo tiempo se comprometió con causas humanitarias y participó de campañas de Greenpeace, Unicef y otros organismos. 

En los últimos años protagonizó muchas películas, entre ellas algunas dramáticas como Wakolda o Infancia clandestina. En 2016 cumplió uno de los grandes sueños de su vida: interpretar a la cantante Gilda en la pantalla grande.

En el año 2020 se estrenó Nasha Natasha, un documental que cuenta el vínculo de Natalia Oreiro con Rusia, un país en el que es adorada completamente. Tanto, tanto, que hacia fines de 2021 ella y su hijo recibieron la ciudadanía rusa.