Nació el 26 de febrero de 1984 en la ciudad de México. Es hija de Gaston Lafourcade catedrático de la Universidad Autónoma de México (UNAM) y maestro de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad Autónoma de Querétaro. Además, es el fundador de la Asociación de Organistas y Clavecinistas de Chile. Marícarmen Silva Zurita, su madre, es la creadora del Método Macarsi, un método sencillo y simple de enseñanza musical para niños, que experimentó en su hija.
Natalia Lafourcade vivió gran parte de su infancia en Coatepec, Veracruz. Ahí se crío con su madre y empezó a mostrar sus aptitudes artísticas. Ella misma dice que reunía a los vecinos y comenzaba a imitar a diferentes artistas.
En ese tiempo tomó clases de flauta, baile, pintura, teatro, piano, guitarra, saxofón y canto. Cuando tenía diez años, incursionó en la música vernácula.
Tiempo después se trasladó al Distrito Federal y en 1998, gracias a su talento Natalia se incorporó a un grupo pop llamado Twist, integrado por ella y dos niñas más. Sin embargo, el grupo de desintegró al año siguiente. Natalia afirma que una de las cosas que no le agradaban de este grupo era "hacer playback".
Al terminar la secundaria ingresó a la Academia Fermatta, donde conoció a Alonso Cortés, quien sería el baterista de La Forquetina.
En el año 2000, el productor Loris Ceroni escuchó las maquetas que había recibido de Natalia y decidió producir su primer disco como solista. Así en el 2002, nace 'Natalia Lafourcade' disco con tendencias acústicas, del que se desprendieron sencillos como 'Busca un problema', 'Te quiero dar' y 'En el 2000'.
Aunque Natalia se presenta como solista al principio de la promoción del disco, poco a poco da a conocer a la banda que la acompaña, La Forquetina. Esta banda originalmente estaba integrada por Poncho Degert (guitarra), César Chanona (bajo), Yunuen Viveros (teclados) y Alonso Cortés (batería).
Así Natalia consiguió varios premios MTV Latinos e incluso ganó un Grammy. Colaboró para los soundtracks de Amarte Duele y de Temporada de Patos. Participó en la Cumbre Tajín. Su popularidad se extendió e incluso llegó a promocionar su disco en Japón.
Para el cierre de la gira de su primer disco en el Teatro Metropolitan, Natalia Lafourcade deja de presentarse como solista, se une con su banda y conforman a 'Natalia y la Forquetina'. Sin embargo, Poncho Degert abandona la banda debido a otros proyectos y su necesidad de libertad.
En 2005, 'Natalia y la Forquetina' lanzan Casa. Producido en su mayoría por Emmanuel del Real de Café Tacuba. Este álbum para algunos de sus admiradores, fue un cambió radical de lo acústico al rock electrónico.
Después de un gira por México y Estados Unidos, el 2 de junio de 2006 'Natalia y la Forquetina' anunciaron su separación para trabajar en proyectos diferentes. Tiempo después, La Forquetina volvió a juntarse, esta vez con un vocal diferente y conformaron 'Camper'.
Por su parte Natalia Lafourcade se trasladó a Canadá para aprender inglés. Ahí conoció a la banda 'People Project', una banda de la cual es constante colaboradora.
Natalia regresó a México y comenzó a trabajar en 'Las 4 estaciones del Amor', su primer disco instrumental en colaboración con la Orquesta Sinfónica Juvenil del Estado de Veracruz (OSJEV).
En el año 2008 comenzó a grabar su cuarto álbum. Colaboró en el Unplugged de Julieta Venegas, donde toco varios instrumentos incluyendo el banjo.
Fue participante de la Red Bull Music Academy en su edición 2008, tomando lugar en Barcelona.
En el mismo año volvió de gira nuevamente por Japón, en un plano más instrumental en el que se dejó notar su crecimiento, tanto musical como artísticamente.
A principios del 2009 declaró que su nuevo disco llevará el nombre de Hu Hu Hu como expresión de alegría, próximo a salir en el mes de abril o principios de Mayo, como primer sencillo alternativo ha propuesto el tema 'Azul' y como su segundo sencillo "Ella es bonita". El disco "Hu-Hu-Hu" contiene los arreglos del mexicano Yon Garfias.