Natália Guimarães venceu o concurso Miss Brasil do ano de 2007 e do Miss Universo do mesmo ano foi vice-campeã.
Começou sua carreira de modelo aos 15 anos de idade, quando começou a trabalhar na Ford Models. Morou em Nova Iorque durante um ano, onde estudou inglês. Neste período Natália Guimarães recebeu convites para trabalhar na Europa e na Ásia.
Representou Belo Horizonte no concurso de Miss Minas Gerais. Foi vencedora também do Top Modelo f the World 2006, porém renunciou no ano seguinte no dia 19 de abril, pois decidiu disputar representando o Brasil no Miss Universo, onde ficou em segundo lugar, ficando atrás da japonesa Riyo Mori.
Na TV Natália participou de Dance-Dance, Caminho do Coração, Os Mutantes, A Lei e o Crime, Bela a Feia e Hoje em Dia.
Natália Guimarães atualmente cursa na PUC de Minas, o sexto semestre de Arquitetura e Urbanismo.
