Natalia Madaj urodziła się 25 stycznia 1988 roku.
Na początku kariery pływała w jedynce. W 2006 roku zdobyła w tej konkurencji mistrzostwo świata juniorów, a rok później była druga wśród zawodników do 23 roku życia. Następnie przesiadła się do dwójki podwójnej i w 2009 roku zdobyła w Brześciu brązowy medal mistrzostw Europy.
Olimpijską przepustkę Natalia Madaj zdobyła w maju tego roku na zawodach w Lucernie. Razem z Sylwią Lewandowską, Joanną Leszczyńska i Kamilą Soćko była bezkonkurencyjna w rywalizacji czwórek podwójnych.
pg