Впервые Наталья Белохвостикова снялась в кино, когда ей было тринадцать лет, сыграв крошечный эпизод в фильме Марка Донского "Сердце матери". Лучшие роли актрисы в кино связаны с творчеством режиссеров А. А. Алова и В. Н. Наумова - Неле в "Легенде о Тиле", Натали и Мари в "Тегеране-43", Эмма в "Береге", Лена в "Десять лет без права переписки". Ее героини - благородны, чисты и женственны. Актриса дважды была удостоена Государственной премии СССР - за роль Лены Барминой в картине "У озера" и Эммы в фильме "Берег".