Наталья Владимировна окончила Российский государственный медицинский университет (РГМУ) в 1996 году с присвоением квалификация – врач по специальности «Педиатрия», в 1998 году – ординатуру по специальности «Педиатрия», в 2001 году – аспирантуру по специальности «генетика» (РГМУ)

С 2001 года работает в РНИМУ им. Н.И. Пирогова (РГМУ, РГМУ им. Н.И. Пирогова) сначала в должности старшего преподавателя, а затем доцента кафедры генетики МБФ РГМУ (общей и медицинской генетики МБФ с 2005 г. по 2014 г.). В 2009 г. прошла цикл профессиональной переподготовки по специальности «Генетика».

В 2002 году защитила диссертацию на соискание учёной степени кандидата медицинских наук по теме «Клинико-генетический анализ наследственных болезней нервной системы во Владимирской области», выполненную под руководством академика РАМН профессора В.И. Иванова и д.м.н. Е.Л. Дадали. В 2007 г. ей присвоено учёное звание доцента по кафедре общей и медицинской генетики (в настоящий момент кафедра молекулярной и клеточной генетики).

Барышникова Н.В. выполняла обязанности завуча кафедры с 2001 по 2007 г., совмещала работу на кафедре с обязанностями заместителя декана медико-биологического факультета (2006-2007 гг., 2010-2013 гг.). Барышникова Н.В. до 2008 года учёбу и научно-педагогическую деятельность совмещала с работой в практическом здравоохранении, в т.ч. в должности врача-педиатра отделения круглосуточной помощи детям на дому, и в 2004 г. аттестационной комиссией ей была присвоена 1 категория по специальности врач-педиатр. Является экспертом Рособрнадзора. 

Автор 24 печатных работ, в том числе является соавтором учебника для вузов «Генетика» для студентов, обучающихся по специальностям 040100 – Лечебное дело, 040200 – Педиатрия, 040800 – Медицинская биохимия, 040900 – Медицинская биофизика, 041000 – Медицинская кибернетика, рекомендованного УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России.

Научные интересы: медицинская генетика.