• 2001 Pietari, State Pediatric Medical University
• 2005 Pediatriaan erikoistuminen
• 2007–2011 Pediatrian alan tohtorikoulutus

Natalia Antonova työskenteli vuosina 2008-2013 Itä-Virumaan keskussairaalassa (SA Ida-Viru Keskhaigla) pediatrian ja synnytysapuosastolla ja vuonna 2011 Al Wasli -sairaalan pediatrian osastolla Dubaissa. Vuodesta 2014 työskentelee hän Tallinnan Lastensairaalassa pediatrina.

Natalia Antonova konsultoi potilaita syntymästä alkaen ja hänen tarkempina erikoistumiskohteina ovat akuutit infektiot, epäselvällä alkuperällä olevat toistuvat kuumetilat ja lasten reumatologia.

Vuonna 2013. Antonova väitteli tohtoriksi aiheesta ”Lasten leukaluiden ja kasvojen synnynnäisten ja aiheutuneiden vaurioiden ja niistä seuraavan sidekudosdysplasian diagnosointi ja hoito“.

Natalia Antonova on Euroopan Pediatrien Assotsiatsiooni, Viron Lastenlääkäriseuran ja American Austrian Open Medical University’n liige.