Natasha Bedingfield nació en Sussex, Londres, Inglaterra, de padres neozelandeses, llamados Molly y John Bedingfield (trabajadores sociales). Tiene tres hermanastros; un hermano mayor, Daniel, y una hermana pequeña, Nikola, y un hermano pequeño, Joshua. Natasha se crió en el sureste del distrito de Lewisham, en Londres, mudándose allí cuando aún era muy pequeña. Cuando era adolescente, Natasha y sus hermanos, Daniel y Nikola, formaron un grupo de rock cristiano, llamados The DNA Algorithm. Su interés por la música fue inculcado desde siempre por sus padres, y creció tocando el piano y la guitarra.

Natasha estudió durante un año en la Universidad de Greenwich, donde estudió psicología. Comentando algo sobre lo que ella dijo sobre su elección al escoger esta carrera, Natasha dijo: "Estuve interesada en la psicología porque supe que me haría mejor compositora". Después de un año de carrera, Natasha dejó la universidad para concentrarse en su carrera musical, como cantante y compositora. Comenzó a grabar demos en los garajes de amigos que tenían estudios de grabación, que ella eventualmente envió a discográficas inglesas.

En el 2004, Bedingfield escribió y grabó canciones para el disco del Hillsong London Church titulado "Shout God's Fame". Sus grabaciones han aparecido también en el disco de los niños de Hillsong en el disco "Jesus Is My Superhero" (2004).

Natasha Bedingfield es embajadora de Global Angels, una ONG Infantil Internacional fundada por su madre, Molly Bedingfield. En noviembre de 2006, Natasha visitó la India durante tres semanas, donde visitó orfanatos y pudo hablar con niños. En su web oficial, se pueden ver videos de este viaje. Además, trabaja para la ONG Stop The Traffik, una coalición global que combate el tráfico de personas.