Родилась 27 ноября 1963 года в Новосибирске. Окончила Новосибирский электротехнический институт по специальности «инженер-радиомеханик» и Новосибирский институт народного хозяйства по специальности «организация управления производством». Пришла в авиационный бизнес в конце 1990-х, вместе с супругом Владиславом Филевым выкупив контрольный пакет акций авиакомпании «Сибирь». В 2001 году компания вышла на московский рынок, поглотив «Внуковские авиалинии». Наталия Филева является совладелицей и председателем совета директоров созданной на базе «Сибири» группы компаний S7. В 2018 году авиакомпании группы («Сибирь» и «Глобус») обслужили 16 млн пассажиров. В 2018 году Наталия Филева занимала четвертую строчку в рейтинге Forbes богатейших женщин России. Издание оценило ее состояние в $600 млн. Кандидат экономических наук (тема диссертации — «Формирование системы оперативного управления экономической деятельностью авиакомпании в условиях реструктуризации рынка»).