В 1978 году, вскоре после окончания Ленинградского института театра, музыки и кинематографии, начинающая актриса получила приглашение на роль Люцианы в экранизации шекспировской «Комедии ошибок» (режиссер – Вадим Гаузнер). В следующем, 1979, Наталья Данилова сыграла княгиню Вольскую в телефильме Михаила Швейцера «Маленькие трагедии» и свою самую знаменитую роль – Варю Синичкину в культовом сериале Станислава Говорухина «Место встречи изменить нельзя». В обаятельную Варю влюбился не только один из главных героев фильма – романтик Володя Шарапов, но и едва ли не все мужское население страны. Однажды поклонница творчества актрисы сказала ей, что в честь ее Вари называют дочерей.

В 80-е, будучи ведущей актрисой Ленинградского Большого драматического театра, Наталья Данилова продолжает активно сниматься в кино. Особенно успешными стали для нее 1983-1984 годы. В этот период актрисе удалось создать такие разноплановые образы, как гордая аристократка Анна Сергеевна Одинцова в сериале Вячеслава Никифорова «Отцы и дети», наивная провинциалка Пэт Фортескью в детективе Вадима Дербенева «Тайна «Черных дроздов», нежная и преданная Джейн в романтизированной экранизации романа Герберта Уэллса «Человек-невидимка» (режиссер – Александр Захаров).

В 90-е Наталья Данилова, как и многие актеры советского кино, осталась без работы и практически без средств к существованию. Лишь в 2005 году она вновь вернулась на экран и сегодня много снимается в сериалах.