Будущая актриса родилась в городе Фрунзе, куда ее мать сослали после ареста мужа. Женщину заставили развестись с врагом народа, но она не отчаялась и вновь обрела семейное счастье. В небольшом городе девушка познакомилась с музыкантом, влюбилась и вышла за него замуж. Накануне Великой Отечественной войны – 4 мая 1941 года – у пары появилась дочь, которую назвали Наташей.
Несмотря на холод и голод, девочка росла, окруженная искусством. В пять лет малышку отдали в музыкальную школу, и малышка была невероятно счастлива. Позднее семья переехала в Москву, где Наталья Величко продолжила учебу. Она планировала посвятить жизнь музыке и после школы поступила на дирижерско-хоровой факультет, где отучилась три года, а потом... ее увлекла актерская профессия.
Это произошло случайно. Педагог училища попросила Наталью Величко позировать для ее сестры, которая работала в фотолаборатории ВГИКа. Снимки вышли замечательные, и девушку уговорили попробовать поступить в театральный вуз. В итоге красавица стала студенткой ВГИКа.
Первую серьезную роль в кино Наталья Величко получила еще во время учебы. Режиссер Владимир Басов искал героиню для своей постановки "Тишина". Съемки начались, и роль Аси Вохминцевой уже исполняла другая актриса, но ей срочно пришлось отказаться от съемок. Тут на глаза режиссеру и попалась Величко. Он утвердил студентку на роль с условием: если девушка не будет справляться, он имеет право заменить ее в любой момент. К счастью, молодая артистка быстро втянулась в процесс.
После выхода на экраны фильм "Тишина" имел большой успех у зрителей, а дебютантка тут же стала популярна. За этой ролью последовали и новые предложения от режиссеров. До окончания института Наталья Величко успела сняться в нескольких знаковых работах – "Друзья и годы", "Третья молодость". Правда, эти ленты не повторили успех ее дебютной работы.
После окончания ВГИКа актриса понимала, что не станет звездой экрана. Именно поэтому она решила попробовать себя по другую сторону камеры. Девушка поступила на режиссерский факультет, но кроме дипломной работы ей так и не удалось продвинуться дальше. Как оказалось позднее, проблема была в том, что артистку заинтересовал сценарий Анатолия Софронова, которого уж больно не жаловало партийное начальство "Мосфильма". Фильм по его сценарию Величко все же сняла, заплатив за дерзость тем, что с ней просто отказались сотрудничать.
За свою карьеру актриса снялась в более чем 30 фильмах. Например, она появилась в телефильме "Щит и меч", картинах "Алмазная тропа", "Здравствуй, добрый человек", "Что человеку надо" и многих других.
В конце 80-х Наталья Величко осталась почти без работы. Тогда же она встретила своего будущего мужа – доктора исторических наук Николая Лисового. Постепенно актриса полностью отказалась от съемок и посвятила себя заботе о супруге, став его помощницей и соратницей.
В настоящее время артистка почти не выходит из дома. Недавно звезде советского кино диагностировали рак, также пенсионерка страдает от диабета. В одном из интервью Наталья Величко призналась, что у нее мизерная пенсия – всего 12 тысяч.
Чтобы не умереть с голоду, ее супруг, несмотря на возраст и слабое здоровье, продолжает работать. Николай Лисовой читает лекции по истории, и на эти деньги может себе позволить оплатить коммунальные услуги и лекарства для жены. Несмотря на трудности, Наталья Величко считает, что жалеть ей не о чем. Она радуется тому, что имеет, и надеется поправить здоровье.