Народилася 17 січня 1960 р. в м. Носівка Чернігівської області. Першу вищу освіту здобула в Українській ордена Трудового Червоного Прапора сільськогосподарській академії, де навчалася упродовж 1977–1982 рр., отримавши кваліфіковану фахову підготовку. В 1992 р. закінчила Київський інститут політології і соціального управління, а в 2002 р. — аспірантуру Інституту аграрної економіки (заочно). Тоді ж захистила кандидатську дисертацію.

Трудову діяльність розпочала головним економістом колгоспу імені Кірова, потім працювала звільненим секретарем первинної парторганізації колгоспу імені Енгельса, інструктором сільськогосподарського відділу райкому партії, завідувачем оргвідділу райкому партії, керівником секретаріату районної ради, начальником контрольно-ревізійного відділу, заступником начальника відділу аграрної економіки і земельних ресурсів апарату Президії УААН. З 2000 р. — викладач Ніжинського агротехнічного інституту Національного аграрного університету (за сумісництвом).

З 2006 р. Н. М. Буняк обіймає посаду директора Носівської селекційно-дослідної станції Чернігівського інституту агропромислового виробництва УААН, що заснована в 1911 р. і є однією з найдавніших науково-дослідних установ України. В 2013 р. станцію підпорядковано Миронівському інституту пшениці імені В. М. Ремесла НААН.

У складі станції функціонують шість наукових підрозділів: селекції ярого ячменю (завідувач — к.с.-г.н. М. О. Сардак); селекції вівса (к.с.-г.н. О. І. Буняк); селекції озимого жита (н.с. Н. В. Симоненко); селекції і насінництва багаторічних трав (к.с.-г.н. А. І. Боженко); селекції і насінництва овочевих культур (к.с.-г.н. Н. О. Горган), первинного насінництва зернових, зернобобових та круп’яних культур (н.с. В. Д. Журбін).

Основні напрями діяльності станції: селекція озимого жита, ярого ячменю, вівса, озимої та ярої пшениці, озимого та ярого тритикале, конюшини, люцерни, цибулі; насінництво сортів власної селекції та інших наукових установ.

Протягом останніх трьох років під керівництвом Наталії Миколаївни селекціонери станції передали в державне сортовипробування 11 сортів різних сільськогосподарських культур. У Державний реєстр сортів рослин, придатних для поширення в Україні, у 2018 р. занесено 49 сортів.

У повному обсязі забезпечується вирощування оригінального насіння понад 20 сортів різних сільськогосподарських культур власної селекції.

Щорічно на станції проводять Дні поля за участю представників органів державної влади, начальників районних управлінь агропромислового розвитку, керівників та головних агрономів сільськогосподарських підприємств, голів фермерських господарств.

У 2014 р. Носівську СДС нагороджено Дипломом Департаменту агропромислового розвитку Чернігівської ОДА «За розробку та впровадження інновацій в галузь сільського господарства Чернігівщини», у 2016 р. — Дипломом за перемогу в номінації «Успішне багатопрофільне державне сільськогосподарське підприємство».

Н. М. Буняк постійно вдосконалює свої знання, активно працює над формами і методами керівництва, уміло застосовує теоретичну інформацію у практичній діяльності. Постійний учасник семінарів, конференцій, які проводять на базі провідних наукових установ та аграрних підприємств, творчо співпрацює з передовими господарствами в галузі новітніх технологій. Є автором низки наукових праць та сортів: ярого ячменю — «Імідж», вівса — «Закат», «Візит», «Тембр», «Світанок».

За багаторічну наполегливу, самовіддану та цілеспрямовану працю Наталія Миколаївна відзначена низкою нагород, серед яких: Почесна грамота Носівської районної ради (2008), Почесна грамота Президії УААН (2009), Почесна грамота Чернігівської обласної державної адміністрації (2010), звання лауреата Чернігівського обласного фестивалю-конкурсу «Жінка року — 2010», Почесна відзнака Президії НААН (2011), знак «Відмінник аграрної освіти і науки України» Міністерства аграрної політики України (2011), відзнака «Знак пошани» Департаменту агропромислового розвитку Чернігівської обласної державної адміністрації (2015, 2016), відзнака національного бізнес-рейтингу «Державний керівник року» (2009, 2011, 2014, 2016).