Наталья Викторовна Летюк родилась в Донецке.
Музыкальное образование получила в Днепропетровском государственном музыкальном училище имени М. И. Глинки (класс фортепиано Л. А. Копниной), в Харьковском институте искусств имени И. П. Котляревского (класс фортепиано профессора В. Ф. Шукайло).
В 2008 году с отличием завершила обучение по специальности «Орган» в Российской академии музыки имени Гнесиных под руководством заслуженного артиста России, профессора А. В. Фисейского.
В различные годы принимала участие в мастер-классах таких известных органистов и клавесинистов, как: П.-Д. Перетти (Италия), Ю. Эссль (Германия), Д. Рот (Франция), Дж.-Д. Кристи (США), В. Церер (Германия), С. Престон (Великобритания), К. Стембридж (Великобритания), З. Рампе (Германия), Дж. Джозеф (Австрия), Х. Альбрехт (Германия). Дважды прошла стажировку в Австрийской барочной академии (Гмунден, 2006—2007).
Лауреат III Международного конкурса органистов В. Кикты (Москва, 2008), дипломант X Международного органного конкурса им. М. Галанти (Италия, 2009).
Трудовая деятельность Н. В. Летюк началась в Днепропетровском Доме органной и камерной музыки, где с 1998 по 2013 годы она работала в качестве концертмейстера, а после получения второй специальности, совмещала пианистическую деятельность с должностью солистки-органистки ДОКМ.
Награждена памятной медалью «За весомый вклад в развитие Днепропетровской области» (2012).
Участница многочисленных международных фестивалей органной музыки, в том числе:
• Международный симпозиум «Орган в ХХI веке» (Москва, РАМ имени Гнесиных, 2006—2007, 2016—2020),
• Международный фестиваль «Музыкальное приношение Иоганну Себастьяну Баху» (Москва, РАМ имени Гнесиных, 2017—2021),
• Международный фестиваль искусств «Дорога в Рождество» (Москва, Евангелическо-лютеранский кафедральный собор св. Петра и Павла),
• Международный органный фестиваль «Органные вечера в Кусково» (Москва),
• Международный органный фестиваль «Званы Сафии» (Полоцкий собор святой Софии, Беларусь),
• Международный органный фестиваль «Полифонические фрески» (Ровно, Украина),
• Международный весенний фестиваль «Апрель музыкальный» (Днепропетровск, Дом органной и камерной музыки, Украина),
• Международный Баховский фестиваль органного искусства (Москва, Евангелическо-лютеранский кафедральный собор св. Петра и Павла),
• Международный фестиваль органной музыки «LIVADIA–FEST» (Ялта, Органный зал),
• Фестиваль «Органные вечера в Таврическом дворце» (Санкт-Петербург, «Таврический дворец»),
• Фестиваль «Шедевр фирмы SAUER» (Москва, Евангелическо-лютеранский кафедральный собор св. Петра и Павла),
• Фестиваль «Майские вечера в соборе» (Москва, Римско-католический кафедральный собор Непорочного зачатия Пресвятой Девы Марии),
Mayfair Organ Concerts (Лондон, Великобритания),
Международный органный фестиваль «Gent Orgelstad 2018» (Гент, Бельгия),
Festliches Silvesterkonzert (Мозбах, Германия),
Sunday Organ Recitals at St. Paul’s Cathedral (Лондон, Великобритания),
• Flensburger Orgelsommer Internationale Orgelkonzerte in St. Nikolai (Фленсбург, Германия).
Узы творчества связывают Н. В. Летюк с такими музыкантами, как С. Добронравова (народная артистка Украины), С. Качур (Германия), Д. де Вильенкур (профессор Парижской консерватории, Кавалер Ордена Почетного Легиона Франции), М. Карпеченко (заслуженная артистка РФ, солистка музыкального театра Геликон-опера), И. Ананьина (лауреат международных конкурсов, доцент РАМ имени Гнесиных, г. Москва), А. Маковский (солист Московского Театра оперетты), И. Ожогин (лауреат национальной театральной премии «Золотая маска» - 2013), Е. Облезова (заслуженная артистка России), Я. Здоров (контртенор, г. Москва), Р. Арнакулиев (Германия), В. Фисейская (лауреат международных и всероссийских конкурсов, артистка БСО им. П. И. Чайковского) и другими, а также с Академическим большим хором РГГУ под управлением Бориса Тараканова, Мужским камерным хором под управлением Валерия Рыбина.
Н. В. Летюк отмечена наградами Московского музыкального общества и Российского национального музея музыки.
В 2013—2016 годах Н. В. Летюк вела классы органа в Школе духовной музыки Благотворительного фонда «Искусство добра» (De Boni Arte) при Римско-католическом кафедральном соборе Непорочного зачатия Пресвятой Девы Марии в Москве. В 2013—2014 годах была куратором Московского городского конкурса юных музыкантов «Волшебная лира» в номинации «орган» в рамках Московского открытого фестиваля детско-юношеского творчества «Музыкальная Московия».
С 2015 года преподаёт орган в «Детской школе искусств г. Видное», а с 2017 года является исполнительным директором «Всероссийского открытого конкурса юных органистов имени И. С. Баха», входящего в программу Международного фестиваля «Музыкальное приношение И. С. Баху».
Н. В. Летюк неоднократно удостаивалась дипломов «За педагогическое мастерство и профессионализм» за подготовку лауреатов международных, всероссийских и открытых фестивалей-конкурсов молодых исполнителей.
В 2018 году Н. В. Летюк была удостоена звания лауреата Общероссийского конкурса «Лучший преподаватель детской школы искусств», проводимого Министерством культуры Российской Федерации. С этого же года преподаёт на кафедре органа и клавесина в Российской академии музыки имени Гнесиных.
В 2020 году Н. В. Летюк стала обладателем Специального приза «За развитие детского органного исполнительства» Всероссийской премии «Органист года», учреждённой Фондом развития творческих инициатив и Российским музыкальным союзом.