Окончила филологический факультет ЛГУ им. А. А. Жданова (кафедра романо-германской филологии; 1949). В 1960-х годах была замужем за литовским писателем и переводчиком Виргилиюсом Чепайтисом, жила в Вильнюсе на Антоколе, познакомилась с Томасом Венцловой и его окружением.
Кандидат филологических наук. Член Союза писателей СССР (1975), член редакционного совета журнала «Иностранная литература».
Терциарий доминиканского ордена. Член правления Российского библейского общества, Честертоновского института (Великобритания). Преподавала в Библейско-богословском Институте имени святого апостола Андрея, регулярно вела радиопередачи на «Христианском церковно-общественном канале» (радио «София»).
Переводчик с английского (Пэлем Гренвил Вудхауз, Гилберт Кийт Честертон, Клайв Степлз Льюис, Дороти Сэйерс, Грэм Грин, Фрэнсис Бернетт, Пол Гэллико), испанского (Хосе Ортега-и-Гассет, Федерико Гарсиа Лорка, Хулио Кортасар, Мануэль Скорса, Марио Варгас Льоса, Мигель Анхель Астуриас, Хосемария Эскрива), португальского (Эса де Кейрош), французского (Эжен Ионеско), итальянского (Луиджи Пиранделло). Большинство этих авторов стали впервые известны русскоязычному читателю благодаря переводам Трауберг.
Часть переводов Трауберг делала «в стол», так как переводимые авторы не могли быть изданы в СССР. Занималась такими переводами с 1959 года. Первыми переводами были четыре рассказа Борхеса и произведение Ионеско. Эти переводы были утеряны. С 1960 года переводила эссе Честертона, которые не могли быть напечатаны из-за их религиозной направленности. Часть переводов Честертона сохранилась и была издана в 1988 году, другие были утеряны, и для издания книги Наталья Трауберг перевела эссе заново. С 1965 года была знакома со священником Александром Менем.