Carriera Il suo primo successo internazionale è arrivato nel 2004, con l'argento conquistato nel singolo ai campionati europei di nuoto. In seguito ha confermato tutto il suo talento, fino a vincere l'oro nella gara a squadre alle Olimpiadi di Pechino 2008 e altri due ori (duo e gara a squadre) quattro anni più tardi a Londra 2012. Dal 2007 al 2011 è stata per tre volte consecutive campionessa mondiale nel programma tecnico di singolo.
In seguito alla nascita di suo figlio Semyon, avvenuta nel 2013, Natal'ja Iščenko si è momentaneamente ritirata dall'attività agonistica. Ha fatto ritorno nel 2015 gareggiando in duo con Svetlana Romašina, guadagnando l'accesso ai Giochi olimpici di Rio de Janeiro 2016. A distanza di quattro anni dai suoi ultimi titoli mondiali vinti, a Kazan' 2015 ha conquistato altri tre ori nel singolo (programma libero) e nelle due gare di duo (tecnico e libero). A Rio de Janeiro vince altre due medaglie d'oro olimpiche trionfando nel duo con Romašina, e ottenendo successivamente un altro primo posto nella gara a squadre.
Palmarès Giochi olimpici Pechino 2008: oro nella gara a squadre. Londra 2012: oro nel duo e nella gara a squadre. Rio de Janeiro 2016: oro nel duo e nella gara a squadre.
Mondiali di nuoto Montréal 2005: oro nella gara a squadre e nel libero combinato, argento nel singolo. Melbourne 2007: oro nel singolo (programma tecnico), nella gara a squadre (programma libero e tecnico) e nel libero combinato; argento nel singolo (programma libero). Roma 2009: oro nel singolo (programma tecnico e libero), nel duo (programma libero) e nella gara a squadre (programma libero). Shanghai 2011: oro nel singolo (programma libero e tecnico), nel duo (programma libero e tecnico), nella gara a squadre (programma libero) e nel libero combinato. Kazan 2015: oro nel singolo (programma libero) e nel duo (programma tecnico e libero).
Europei di nuoto Madrid 2004: argento nel singolo. Budapest 2006: oro nel singolo, nella gara a squadre e nel libero combinato. Eindhoven 2008: argento nel singolo. Budapest 2010: oro nel singolo, nel duo, nella gara a squadre e nel libero combinato. Eindhoven 2012: oro nel singolo e nel duo. Londra 2016: oro nel singolo (programma libero) e nel duo (programma libero e tecnico).
Riconoscimenti LEN Award: 2009, 2010, 2011, 2012, 2016 Atleta dell'anno FINA: 2010, 2011, 2012, 2016
Onorificenze
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