Известность в качестве писательницы она приобрела благодаря книгам, написанным вместе с сестрой Татьяной, - "Сестры" и "Двое". Затем она опубликовала еще одну собственную книгу - "Одна".
Наталия Толстая была удостоена Довлатовской премии журнала "Звезда", вручаемой только петербургским авторам.
Будучи кандидатом филологических наук, она вела серьёзную исследовательскую деятельность в качестве доцента кафедры скандинавской филологии Санкт-Петербургского университета, преподавала шведский язык.
Активно занимаясь прозой, Толстая не оставляла и переводческую деятельность. Среди её художественных переводов особенно выделяется сборник стихов финско-шведской поэтессы Эдит Седергран.
