Она тяжело болела четыре последних года, перенеся в июле 2001 года тяжелейший инсульт, из которого ее с трудом вытащили врачи. Актриса проявила огромную волю к жизни, с помощью медиков и мужа, актера Театра Маяковского Михаила Филиппова, который находился рядом в самые трудные минуты, она постепенно пошла на поправку. Одно время у коллег актрисы появилась надежда, что Наталья Георгиевна вернется на сцену Театра Маяковского, где она служила с первых дней своей творческой биографии. Но этим надеждам не суждено было сбыться: болезнь все-таки взяла свое. В минувшее воскресенье она скончалась в больнице Святителя Алексия.
Вчера с раннего утра к зданию театра потянулись почитатели таланта актрисы. Тысячи москвичей, в том числе именитых, выстроились в траурную очередь перед входом в театр, чтобы сказать любимой актрисе последнее "прости". Из-за огромного наплыва желающих попрощаться с выдающейся актрисой начало гражданской панихиды пришлось отложить более чем на час. Попрощаться с Натальей Гундаревой пришли ее друзья и коллеги Владимир Этуш, Михаил Швыдкой, Михаил Ульянов, Владимир Меньшов, Иосиф Кобзон, Марк Захаров, Валентина Талызина, Аркадий Инин... Последний работал с ней над картиной "Однажды двадцать лет спустя". "Она была отмечена печатью Бога и наделена необыкновенным талантом, - говорит Аркадий Яковлевич. - При этом оставалась человеком из народа, который ее так любил. И будет любить еще долго".