Род Натальи Нарышкиной не был ни знатным, ни богатым. Правда, они утверждали, что их предки по фамилии Нарисци владели городом Эгру в Богемии, но эта версия современными историками подвергается сомнению. Мать Натальи Нарышкиной принадлежала к роду татарского мурзы. В московское боярство Нарышкины попали только в конце XVII в., когда Наталью выдали замуж за царя Алексея Михайловича. Ее отец происходил из рода небогатых дворян, и в будущем враги Натальи Кирилловны называли ее «лапотной царицей» – из-за того, что в детстве она якобы ходила в лаптях, как простая крестьянка.

Судьбу Натальи Нарышкиной решили родственные отношения ее дяди с полковником Артамоном Матвеевым, вместе с которым они служили. Матвеев взял на воспитание Наталью Нарышкину в свой дом, что давало ей шанс получить достойное образование и найти подходящую партию. На тот момент Артамон Матвеев пользовался большим влиянием при дворе – он был ближним боярином царя Алексея Михайловича и фактически руководил правительством. 

Упреки в адрес «лапотной царицы» могли звучать только в отношении ее скромного происхождения, а вот образование она получила по тем временам хорошее – изучала историю, литературу, математику, правила этикета, немецкий язык, принимала участие в домашних спектаклях. К тому же она была статной, привлекательной, скромной и умела вести беседу. В доме Матвеевых 19-летнюю Нарышкину и встретил однажды царь Алексей Михайлович.

В 1669 г. первая жена царя Мария Ильинична Милославская скончалась после родов, через два дня умерла и новорожденная дочь. Один за другим ушли из жизни их сыновья Симеон и Алексей. Поскольку и остальные дети царя от первого брака были слабы здоровьем, при дворе надеялись, что новый брак даст ему возможность получить здоровых наследников престола. По существующей традиции, устроили смотр невест, однако царь уже знал, на ком остановит свой выбор. Несмотря на то, что родственники первой жены Милославские были против этого выбора, так как опасались роста влияния при дворе Матвеева и Нарышкиных, и даже обвинили их в использовании приворотного зелья, свадьба царя и Натальи Нарышкиной все же состоялась.

Один из современников так описывал Наталью Кирилловну: «Это женщина во цвете лет, роста выше среднего, с черными глазами навыкате; лицо у нее кругловатое и приятное, лоб большой и высокий; вся фигура красивая, отдельные члены крайне соразмерные, голос, наконец, приятно звучный и все манеры крайне изящны». А курляндский путешественник, посетивший двор царя Алексея Михайловича, так описывал его супругу: «Нынешняя царица Наталья, хотя отечественные обычаи сохраняет ненарушимо, однакож, будучи одарена сильным умом и характером возвышенным, не стесняет себя мелочами и ведет жизнь несколько свободнее и веселее. Мы два раза видели ее в Москве, когда она была еще девицею. Русские так привыкли к скромному образу жизни своих государынь, что когда нынешняя царица, проезжая первый раз посреди народа, несколько открыла окно кареты, они не могли надивиться такому смелому поступку».

Алексей Михайлович души не чаял в молодой супруге, а через 7 месяцев после свадьбы придворный астролог Симеон предсказал ему скорое появление наследника: «Он будет великим воином и победит многих врагов, и заслужит такую славу, какой не имел никто из русских царей. Искореняя злодеев, он будет поощрять и любить трудолюбивых, сохранит веру и совершит много других славных дел».

В 1672 г. царица родила сына Петра, а еще через год – дочь Наталью. Но после 5 лет супружеской жизни она овдовела – в возрасте 47 лет царь скончался. Всю оставшуюся жизнь царица носила траур по супругу. Говорили, что от сильных переживаний она быстро постарела от горя и слез, а ее жизнь превратилась в постоянную борьбу. После смерти царя и коронации его сына Федора от первого брака, Наталье Нарышкиной пришлось уехать из Кремля в село Преображенское. Милославские ликовали – наконец им выпал шанс вернуть былое влияние при дворе. Но в 1682 г. Федор Алексеевич умер, его брат Иван тоже был слаб здоровьем, и бояре видели наследником престола Петра. Тогда Милославские подтолкнули к бунту стрелецкие полки, пустив слухи о том, что Нарышкины не собираются им выплачивать долги по жалованию, и о том, что царевича Ивана задушили. В результате Артамон Матвеев, братья царицы и многие другие бояре были убиты.

В результате по требованию стрельцов вместе с Петром пришлось венчать на царствование и сына царя от первого брака Ивана, а регентом при них назначили царевну Софью, которая оставалась фактическим правителем в течение следующих семи лет. Для братьев даже специально изготовили двухместный трон. Наталье Кирилловне снова пришлось уехать из Кремля в Преображенское. Только после женитьбы Петра на Евдокии Лопухиной он смог на правах совершеннолетнего отстранить сестру от власти.

Переворот 1689 г. вернул царице прежнее влияние. После того, как Петр I взошел на престол, она принимала участие в принятии важных решений. Так, например, по ее настоянию Патриархом избрали Казанского митрополита Адриана, хотя Петр склонялся к другой кандидатуре. Ее влияние на сына было заметным, но в результате долгих лет непрестанной борьбы ее здоровье было подорвано. В 1694 г. в возрасте 42 лет Наталья Кирилловна ушла из жизни.

Ее сын, как и предсказывал астролог, стал одной из самых значительных фигур в российской истории. О его крутом нраве ходили легенды.