Родилась 15 августа 1918 года в станице Новопластуновской, Павловского района Краснодарского края в семье крестьянина. После замужества стала Кобелевой и вместе с мужем переехала жить в станицу Незамаевскую, Павловского района. С 1941 года трудилась рабочей виноградарской бригады совхоза имени Молотова Анапского района Краснодарского края. После освобождения Кубани от немецко-фашистских захватчиков Наталия Захаровна участвовала в восстановлении полностью разрушенного в период оккупации совхозного хозяйства. Позже она возглавила виноградарское звено, которое по итогам работы в 1949 году получило урожай винограда 91,5 центнера с гектара на площади 6 гектаров. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 26 сентября 1950 года за получение высоких урожаев винограда в 1949 году Касаткиной Наталии Захаровне присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали «Серп и Молот». Этим же указом ещё 19 тружеников совхоза имени Молотова были удостоены высокого звания, в том числе и директор П. В. Яворский. В последующие годы звено Н. З. Кобелевой (в замужестве) продолжало собирать высокие урожаи солнечной ягоды в совхозе, переименованном в 1957 году в имени Ленина. В социалистическом соревновании часто завоёвывали первые места, им присуждались переходящие вымпелы, денежные премии. Награждена орденом Ленина (26.09.1950), медалями. Дата смерти не установлена.