У 2003 році вступила до Одеського національного університету імені І.І.Мечникова на економіко-правовий факультет та у 2008 році отримала диплом магістра права з відзнакою і почала працювати на посаді юрисконсульта в Приватному підприємстві «Юридична компанія «Капітал».

У 2010 рік - отримала свідоцтво про право на зайняття адвокатською діяльністю та здійснюю адвокатську діяльність станом на сьогоднішній день.

Протягом  2017-2018 років пройшла навчання в Національному юридичному університеті імені Ярослава Мудрого за сертифікованою освітньою програмою «Теорія та практика медіації» та є практикуючим медіатором.

З 2017 року по 2020 рік обіймала посаду доцента в Херсонському державному університеті.

З 2020 року по теперішній час є керуючим партнером Адвокатського об’єднання «Юста».

З 2020 року до тепер працює в Одеському державному університеті внутрішніх справ.

Має науковий ступінь кандидата юридичних наук з 2017 року. Дисертацію Наталія Петренко захистила 23 листопада 2017 року у спеціалізованій вченій раді Донецького національного університету імені Василя Стуса за темою «Підсудність справ господарським судам України» за спеціальністю 12.00.04 - господарське право, господарське-процесуальне право (диплом серії ДК Д 042420 від 26 червня 2017р.).

У 2022 році присвоєно вчене звання доцента кафедри професійних та спеціальних дисциплін (диплом серії АД№011435 від 26 липня 2022р).

Практикуюча адвокатка та медіаторка.

Членкиня Асоціації сімейних меліаторів України