Actrice soviétique, puis russe, Natalia Petrova est née en 1945 en URSS. Alors qu’elle n’a aucune appétence pour l’art dramatique, la jeune fille qui était diplômée en Langues étrangères se promène dans les rues de Moscou lorsqu’elle a été abordée par l’équipe de casting d’Alexandre Ptouchko. Malgré ses réticences initiales, la jeune femme s’est rendue à son bureau dans les studios Mosfilm. Si le réalisateur n’est pas convaincu, il fait confiance à son directeur de la photographie qui pousse l’aspirante actrice à venir effectuer des essais. Et c’est ainsi que Natalia Petrova devient pour l’éternité la Ludmila de la superproduction Rouslan et Ludmila (Alexandre Ptouchko, 1972) en remplacement d’une autre actrice qui ne faisait pas l’affaire.
Malgré le triomphe remporté par le long métrage, la jeune femme ne souhaite pas devenir actrice. Elle ne sera plus présente que dans des mini-séries télévisées de 1979 et 1986. Depuis cette dernière date, Natalia Petrova a disparu des écrans, se consacrant à une vie loin des paillettes et des plateaux.