Prof. dr. sc. Natalija Velić doktorirala je u znanstvenom području Biotehničkih znanosti, znanstvenom polju biotehnologije na Prehrambeno- biotehnološkom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu 2010. godine.
2000. godine završila je University Course in Leadership and Developmental Youthwork, koji su zajednički provodili University of Jonköping, Švedska i PRONI Institut za socijalno podučavanje, Osijek. 2008. završila je Advanced Course on Biotechnology and Intellectual Property, koji provodi Svjetska Svjetska organizacija za intelektualno vlasništvo (WIPO Worldwide Academy). 2011. završila je Pedagoško-psihološku i didaktičko-metodičku izobrazbu na Učiteljskom fakultetu Sveučilišta u Osijeku. Od rujna 2022. godine pohađa Online Solid Waste Management Course koji provodi IHE Delft Institute for Water Education, Delft, Nizozemska.
Od prosinca 1999. godine radi na Prehrambeno-tehnološkom fakultetu Osijek, Sveučilišta J.J. Strossmayera u Osijeku kao asistent, a od 2011. kao nastavnik na kolegijima različitih razina studijskih programa. Usavršavala se u inozemstvu u okviru programa mobilnosti ERASMUS+ i CEEPUS te je ostvarila suradnju s istraživačima iz drugih europskih zemalja (Mađarska, Austrija, Poljska, Italija, Grčka, Slovenija, Srbija).
Njezine istraživačke aktivnosti uglavnom su vezane uz fermentacijske tehnologije i primjenu biotehnoloških i inženjerskih načela u zaštiti okoliša, posebice istraživanja mogućnosti iskorištenja proizvodnih ostataka različitih industrija (lignocelulozni materijali, mikrobna biomasa) kao biosorbensa za uklanjanje onečišćujućih tvari iz otpadnih voda ili kao nosača za imobilizaciju enzima te mogućnosti primjena viših gljiva u bioremedijaciji otpadnih voda. Rezultate istraživanja prezentirala je na međunarodnim skupovima u zemlji i inozemstvu (uključujući i nekoliko pozvanih predavanja) te u znanstvenim i stručnim časopisima. Bila je uključena kao suradnik u nekoliko nacionalnih i EU projekata, a trenutno je suradnik na dva europska projekta i jednom projektu koji financira Hrvatska zaklada za znanost.
Članica je Hrvatskog društva za biotehnologiju, Hrvatskog društva za zaštitu voda i EBTNA (European Biotechnology Thematic Network Association).