Как сообщается на сайте администрации Рязани, Наталья Ивановна Мельникова в период с 1977 по 1986 год работала на Рязанском заводе электронных приборов имени Ленинского комсомола. С 1986 по 1987 год занимала должность инженера-технолога на Рязанском производственном объединении электронных приборов. В 1987 году продолжила трудовую деятельность в Тресте жилищного хозяйства Октябрьского района. С 1993 по 2004 год работала в Рязанском муниципальном предприятии тепловых сетей. С 2004 по 2007 год работала главным инженером в ООО "Ремонт, эксплуатация, строительство". В 2008 году продолжила трудовую деятельность в ООО "РОСТ" управляющим жилищным фондом.
С 2008 по 2015 год работала в администрации города Рязани ведущим специалистом управления жилищно-коммунального хозяйства и эксплуатации жилищного фонда, управления жилищно-коммунального хозяйства. Затем перешла на должность начальника сектора эксплуатации жилищного фонда отдела по организации содержания жилищного фонда управления энергетики и жилищно-коммунального хозяйства. Работала в должности начальника сектора эксплуатации жилищного фонда отдела по организации управления и капитального ремонта жилищного фонда управления энергетики и ЖКХ. Продолжила трудовую деятельность заместителем начальника управления по работе с населением Советского района управления по работе с населением.
Замужем, воспитывает сына и дочь.