Ihr Filmdebüt als Schauspielerin gab Natja Brunckhorst als 14-Jährige in Uli Edels ?Christiane F. - Wir Kinder vom Bahnhof Zoo? (1981), in dem sie die Titelrolle spielte und von einem auf den anderen Tag Weltruhm erlangte. Die gebürtige Berlinerin flüchtete vor dem Rummel und zog bereits mit 16 Jahren nach London. 1987 kehrte sie nach Deutschland zurück und begann an der Schauspielschule Bochum eine Ausbildung.
1990 sieht man Natja Brunckhorst dann in der Hauptrolle der toughen Buchhändlerin Pat in Dominik Grafs Beziehungskomödie ?Tiger, Löwe, Panther?. Ein Krebsleiden zwingt die Schauspielerin zu einer beruflichen Pause.
Natja Brunckhorst kann die Krankheit besiegen und kehrt 1995 in Lutz Konermanns ?Eine fast perfekte Liebe? zurück vor die Kamera. Es folgen TVund Kinofilme, darunter Tom Tykwers ?Der Krieger und die Kaiserin? (2000). Mittlerweile hat sich die 42-Jährige vom Schauspiel auf die Bereiche Drehbuch und Regie verlegt. Nach einigen TV-Krimis markierte ?Wie Feuer und Flamme? (2001) ihre erste Spielfilmarbeit. Sie erhielt dafür 2001 den Deutschen Drehbuchpreis. Natja Brunckhorst lebt zusammen mit ihrer Tochter in München.