Ушла добровольцем на фронт в 1942 году. 
Место призыва-Городецкий РВК Горьковская обл

 Воинская часть - 281-я стрелковая дивизия. ( с лета 1942 г.  по март 1944 г)

В 1942 году четыре месяца обучалась санитарному делу в г.Серпухове под Москвой. Там приняла присягу. Боевое крещение приняла при освобождении г. Орла. Она руководила санитарной группой из 10 человек, которая действовала на передовой. Иногда приходилось выносить из горячих боев по 15-20 раненых бойцов. 

В ноябре 1943 года была ранена и эвакуирована в госпиталь 3861.

За подвиги вручен орден Красной Звезды. 

Из воспоминаний ветерана: 

Это было под Брянщиной, от разорвавшейся немецкой бомбы осколками был ранен младший лейтенант Врублевский. Наташа быстро как только могла бросилась к нему. Дойдя до страшного места она увидела раненого с искаженным от боли лицом и окровавленными ногами. Наложила жгуты и располосовала ножом голенище сапог, сняла их и забинтовала искалеченные ноги. 
-Спасибо, сестричка, - тихо сказал младший лейтенант Врублевский, и хотел было улыбнуться, но боль была сильнее. И сказал еще, что в его полевой сумке есть секретное донесение, которое необходимо срочно доставить в штаб армии.  Выжил ты, товарищ Врублевский, так тебя назвали тогда в политотделе армии, когда был доставлен туда переданный тобой пакет, который сыграл не последнюю роль в разработке боевой операции против немцев, закончившийся нашей победой в бою за опорный пункт. 
Не знала тогда и мать Наташи, что ее дочке за этот подвиг вручена высокая правительственная награда Орден Красной Звезды. 
Но не миновала она горькой участи войны, под Великими Луками она была контужена и ранена осколками снаряда.  Ее эвакуировали в военный госпиталь, где она долго восстанавливалась от недуга. 
Позднее Наталья Дмитриевна была награждена медалью «За боевые заслуги».