Наталья Константиновна Филонова родилась 28 октября 1947 г. в Нижнем Тагиле. В Нижнетагильском государственном педагогическом институте она начала работать в 1970 г. сразу же после его окончания. В 1972–1974 гг. обучалась на Высших педагогических курсах иностранного языка в Ленинградском педагогическом институте им. А. И. Герцена. С 1979 по 1982 г. обучалась в дневной аспирантуре при том же вузе и в 1983 г. защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата филологических наук на тему «Парцелляция полипредикативных высказываний». В 1991 г. ей присвоено ученое звание доцента. В 1986–1990 гг. Наталья Константиновна Филонова – декан факультета иностранных языков. С 1998 по 2010 г. – заведующая кафедрой английской филологии НТГПИ-НТГСПА.
Филоновой Н. К. разработаны лекционные курсы «Введение в филологию», «Введение в языкознание», «Теория и практика перевода», на протяжении ряда лет она преподавала синтаксис английского языка и учебный курс «Варианты письменного английского языка», вела занятия по практике английского языка у выпускников факультета иностранных языков. Она ежегодно с успехом руководила большим количеством курсовых и выпускных квалификационных работ по английской филологии. Н. К. Филонова является автором 40 научных и научно-методических публикаций, включая учебные пособия «Варианты письменного английского языка», «Слова-паронимы современного английского языка», пособие для учителей английского языка «Нижний Тагил – мой родной город» и пособие по домашнему чтению для старших курсов факультета иностранных языков. География публикаций Н. К. Филоновой – Нижний Тагил, Екатеринбург, Пермь, Челябинск, Москва, Санкт-Петербург.
Наталья Константиновна принимала активное участие в научно-практических конференциях всероссийского и регионального уровней, в том числе проводимых в НТГПИ-НТГСПА, являлась соавтором многочисленных научных публикаций студентов. Отличное знание английского языка позволило Н. К. Филоновой в качестве переводчика принимать участие в реализации нескольких экологических проектов. Она активно участвовала в совместном российско-американском проекте «Рукопожатие через океан» (1991–1996 гг.). Стаж работы Н. К. Филоновой в вузе составляет 44 года (1970–2014 гг.).
К исполнению своих обязанностей Н. К. Филонова всегда относилась ответственно и добросовестно, ее отличали инициативность и творческий подход к профессии. Для коллег и студентов Н. К. Филонова является образцом отношения к делу, которому она посвятила всю свою жизнь. Н. К. Филонова отличается исключительной скромностью, трудолюбием, доброжелательностью, что все годы работы позволяло ей пользоваться заслуженным уважением со стороны коллег и студентов.
За многолетний добросовестный труд в деле обучения и воспитания студентов и плодотворную научно-педагогическую работу Н. К. Филонова награждена знаком «Почетный работник высшего профессионального образования РФ», Почетной грамотой Министерства образования и науки Российской Федерации, неоднократно награждалась грамотами НТГПИ-НТГСПА.