Родилась 19 сентября 1977 года в Киеве.
Окончила юридический факультет университета имени Т.Шевченко. Кандидат юридических наук.
Замужем. Есть сын и дочь.
В 2001 году выступила соучредителем Печерской районной организации «Партии «Зеленых» Украины» в Киеве. По информации СМИ, Наталья Агафонова является лучшей подругой сестры экс-главы Администрации Президента Сергея Левочкина Юлии Левочкиной со времен совместной учебы в Киевском университете имени Т.Шевченко.
С 2003 г. занимается предпринимательской деятельностью, была членом Научно-консультативного совета при Высшем хозяйственном суде Украины.
С 2006 г. по сей день работает налоговым консультантом в международной компании ООО "Нестле Украина" .
На момент избрания народным депутатом она являлась налоговым консультантом ООО «Нестле Украина».
С ноября 2012 года народный депутат Верховной Рады Украины VII созыва, №8 в партийном списке УДАР.
С ноября 2014 года народный депутат Верховной Рады Украины VIII созыва. Агафонова прошла в парламент от партии
"Блок Петра Порошенко"под номером 44.
О предложении стать народным депутатом:
"Для меня предложение «УДАРа» было неожиданностью, но это подтверждение стремления партии переформатировать стандартные представления о политике. Можно было набрать известных личностей, но в Раду зашли в основном новые лица".
О Таможенном союзе:
«Даже в случае присоединения к Таможенному союзу, если бы мы получили газ по ценам внутреннего российского рынка, все равно через несколько лет эта цена повысится до мировых».
О работе в парламенте:
«Чисто по-человечески в сессионном зале очень негативная аура. Особенно я это ощущаю, находясь в Раде 24 часа в сутки. Я даже принесла коврик для йоги, он у меня лежит под сиденьем. По вечерам, когда в зале уже нет представителей разных сил, я могу найти минутку и позаниматься».
18.12.2014