Absolwentka prestiżowego programu operowego w Yale School of Music, w Polsce ukończyła z wyróżnieniem Akademię Muzyczną we Wrocławiu, studiowała również w Hochschule für Musik w Dreźnie. Ostatnio Natalię można było usłyszeć w roli Halki w Polskiej Operze Królewskiej, z Filharmonią Narodową wykonała w Pory roku J. Haydna, a podczas 28. Wielkanocnego Festiwalu im. Ludwiga van Beethovena w dwóch operach D. Milhaud, Le pauvre matelot i Salad pod batutą Łukasza Borowicza. W listopadzie 2023 roku zadebiutowała w Grand Teatro del Liceu oraz w Teatro Real w Madrycie w Orlando Paladino J. Haydna z Il Giardino Armonico pod batutą Giovanni Antoniniego oraz na deskach Teatru Wielkiego - Opery Narodowej, gdzie wraz z orkiestrą i chórem TW-ON wykonała Credo K. Pendereckiego pod dyrekcją Macieja Tworka. Można było ją usłyszeć w Pradze, gdzie wraz z tenorem Krystianem Krzeszowiakiem i pianistą Karelem Košárkiem dała recital z pieśniami słowiańskimi. Razem z Filharmonią Poznańską wykonała Symfonię na sopran i orkiestrę Y. Talmiego pod batutą kompozytora. We wrześniu wystąpiła podczas koncertu inaugurującego 61. Bydgoski Festiwal Muzyczny, gdzie wykonała solowe parie w Te Deum A. Dvořáka oraz w Credo K. Pendereckiego pod batutą Mykoła Diadiura. W czerwcu tego roku wystąpiła na Händel-Festspiele w Halle w Rinaldo w partii Almireny z Capellą Cracoviensis, wcześniej zadebiutowała w partii Lisy w Krainie uśmiechu F. Lehára w Mazowieckim Teatrze Muzycznym. Usłyszeć ja było można również w Narodowym Forum Muzyki we Wrocławiu w koncercie American Dream. Podczas 27. Wielkanocnego Festiwalu im. Ludwiga van Beethovena w Warszawie w operze B. Martinů Alexandre bis, a w Filharmonii Łódzkiej wykonała Dzwony Rachmaninowa. Wcześniej wystąpiła w partii Dydony w Dydonie i Eneaszu Purcella, w roli Moniki w Medium G. Menottiego w Warszawskiej Operze Kameralnej oraz zaśpiewała na deskach wiedeńskiego Musikverein w Pasji wg św. Jana J.S. Bacha pod batutą Michaela Maciaszczyka.
Podczas XVIII Festiwalu „Chopin i jego Europa” wykonała kantaty Nijoła oraz Widma z orkiestrą Europa Galante pod batutą Fabio Biondiego, wcześniej wystąpiła w partii Hrabiny w Weselu Figara w Teatrze Wielkim w Łodzi w reżyserii Roberto Skolmowskiego, dyrygował Adam Banaszak. W Filharmonii Łódzkiej wykonała Pasję według Św. Jana J. S. Bacha pod batutą Andreasa Scholla. W maju 2021 roku debiutowała partią Donny Elviry w Don Giovannim w Warszawskiej Operze Kameralnej, w nowej produkcji Michała Znanieckiego, pod batutą Tadeusza Kozłowskiego, którą regularnie wykonuje na Festiwalu Mozartowskim. Wystąpiła w Don Giovannim G. Gazzanigi z Filharmonią Poznańską pod batutą Łukasza Borowicza na 26. Festiwalu Ludwiga van Beethovena. Na poprzednich edycjach tego Festiwalu zaśpiewała Kadisz K. Pendereckiego z Sinfoniettą Cracovią pod batutą Jurka Dybała oraz w tytułową rolę w operze Faniska L. Cherubiniego, która została uwieczniona na płycie CD. W Filharmonii w Szczecinie wystąpiła w programie z ariami G. Rossiniego pod batutą Pawła Kapuły.
Jedną z najczęściej wykonywanych przez artystkę ról jest Halka S. Moniuszki. Po raz pierwszy wcieliła się w tę postać w 2018 roku w Operze Wrocławskiej w reżyserii Grażyny Szapołowskiej, następnie w produkcji Kazimierza Dejmka w Warszawskiej Opery Kameralnej, która została zarejestrowana przez TVP Kultura oraz została wystawiona w Teatrze na Pohulance w Wilnie. Z Capellą Cracoviensis odbyła trasę koncertową z Halką w Brukseli, Lizbonie i Pradze i nagrała tę operę na płycie CD, która ukazała się z logo Deutsche Harmonia Mundi.
Wystąpiła u boku Andreasa Scholla w oratorium Saul w Pradze, Brnie oraz podczas festiwalu Hudba Znojmo z Czech Ensemble Baroque w partii Merab. W sezonie 2018/2019 zadebiutowała w partii Małgorzaty w Fauście oraz w Halce w Operze Wrocławskiej.
Natalia regularnie występuje na festiwalu Chopin i jego Europa. W 2021 roku wystąpiła z recitalem pieśni M. Weinberga i R. Koczalskiego, rok wcześniej zaśpiewała rolę Broni w operze Hrabina S. Moniuszki, gdzie z zespołem Europa Galante zadyrygował Fabio Biondi. W 2019 zaśpiewała rolę Basi w Krakowiakach i góralach J. Stafaniego z orkiestrą Collegium 1704 pod batutą Vacláva Luksa.
Na scenie międzynarodowej zadebiutowała podczas Händel-Festspiele w Halle w czerwcu 2014 roku partią Calisto w operze Giove in Argo G.F. Händla. Od tego czasu wystąpiła z wieloma zespołami i dyrygentami, w różnorodnym repertuarze operowym, od baroku (Eurydyka, Muzyka i Ninfa w Orfeuszu, Cristallina w La fiera di Venezia Salieriego, Romilda w Xerxesie Händla, Sivene w Le Cinesi Glucka, Fiordiligi i Despina w Così fan tutte, Donna Elvira w Don Giovannim Mozarta), po utwory z XX wieku (Helena w Śnie nocy letniej Brittena czy Sa femme w Le pauvre matelot Milhaud).
Natalia Rubiś występuje również w repertuarze oratoryjnym w kraju i za granicą. Pod batutą Marka Mosia wykonała Missa pro pace W. Kilara z Chicago Philharmonic na 100-lecie odzyskania niepodległości przez Polskę. Wzięła udział w światowej prapremierze utworu Letter to a composer D. Chesky’ego, jak również w polskiej prapremierze utworu Tempo e tempi E. Cartera na sopran solo i kwartet instrumentów na Festiwalu Nostalgia w Poznaniu. Z Collegium 1704 i Václavem Luksem wystąpiła z kantatami J.S. Bacha w Pradze i Dreźnie oraz z solowym recitalem z muzyką G.F. Händla, a na 86 urodziny Krzysztofa Pendereckiego wykonała jako sopran I jego Credo pod batutą Macieja Tworka.
Jej dorobek dyskograficzny to wydane przez Deutsche Harmonia Mundi Halka St. Moniuszki nagrana z Capellą Cracoviensis oraz La fiera di Venezia A. Salierego, nagrana z zespołem L’arte del mondo. DUX wydał operę Faniska L. Cherubiniego oraz płytę z duetami miłosnymi, Kochaj mnie, gdzie śpiewa z tenorem Krystianem Krzeszowiakiem. Dla Narodowego Instytutu Fryderyka Chopina nagrała z orkiestrą Europa Galante takie dzieła S. Moniuszki jak kantaty Widma i Nijoła oraz operę Hrabina, a z Collegium 1704 operę Krakowiacy i górale J. Stafaniego oraz DVD z Requiem G. Donizettiego. Na wydanie czeka płyta z dziełami A. Panufnika, którą nagrała w Narodowym Forum Muzyki z Polskim Narodowym Chórem Młodzieżowym pod batutą Łukasza Borowicza.
Występowała z takimi dyrygentami jak: Giuseppe Grazioli, Fabio Bonizzoni, Rune Bergmann, Jan Tomasz Adamus, Roman Válek, Marcin Sompoliński, Andrzej Kosendiak, Adam Banaszak, Marcin Nałęcz-Niesiołowski, Gioele Muglialdo, Paweł Kapuła, Wiktor Kociuban, Dawid Runtz, Jacek Rogala i inni.
W marcu 2019 zdobyła II nagrodę na 2. Międzynarodowym Konkursie im. Antoniny Campi, kwietniu 2018 podczas konkursu im. Marcello Giordano na Sycylii zdobyła nagrodę Debiut w Opera Carolina w USA. Jest finalistką konkursu Belvedere w Moskwie i w Jurmali oraz konkursu im. Giusy Devinu w Teatrze Operowym w Cagliari. W 2013 roku zdobyła nagrodę specjalną na konkursie im. Marii Malibran w Mediolanie, w 2010 zdobyła nagrodę Giovane Promessa na konkursie Musica Sacra w Rzymie.
Od kilku lat współpracuje z Wojciechem Siudmakiem przy Międzynarodowym Projekcie Pokoju Wieczna Miłość, którego jest Ambasadorką, od 2020 jest dumną posiadaczką tytułu Wiyrchowej Orlicy za swoją działalność na rzecz promocji swojego rodzinnego Podhala.
