Natalia Ponomarchuk ist aufgrund ihrer gefühlvollen Interpretationen und ihrer dynamischen Bühnenpräsenz sehr gefragt und eine der bekanntesten Dirigent:innen der Ukraine. Seit 2018 ist sie Chefdirigentin des Kyiv Chamber Orchestra, das zur National Philharmonic of Ukraine gehört. Im März 2022, nach dem Einmarsch Russlands in die Ukraine, floh sie aus Kiew und lebt jetzt in London. Sie übernimmt regelmäßig Gastdirigate auf der ganzen Welt und reist außerdem öfter zurück nach Kiew (Kyiv), um dort ihr Orchester zu dirigieren. Natalia Ponomarchuk und das Kyiv Chamber Orchestra arbeiten derzeit an einem Projekt, in dem sie alle siebzehn Kammersinfonien des großen ukrainischen Komponisten Yevhen Stankovych einspielen.
Zuvor war Natalia Resident Conductor des National Symphony Orchestra of Ukraine, Resident Conductor der Kiev Camerata, Chefdirigentin des Kyiv Symphony Orchestra, Künstlerische Leiterin und Chefdirigentin of the Academic Symphony Orchestra of the Dnipro Philharmonic of Ukraine, and Resident Conductor of the Ukrainian National Radio. In der Ukraine tritt sie regelmäßig mit dem Academic Symphony Orchestra of the National Philharmonic of Ukraine, dem National Odesa Philharmonic Orchestra, dem National Presidential Orchestra of Ukraine und dem "INSO-Lviv" Symphony Orchestra oder dem Lviv National Philharmonic auf und ist bei den großen internationalen Msuikfestivals der Ukraine zu Gast.
Sie dirigiert regelmäßig Spitzenorchester auf der ganzen Welt, darunter das London Philharmonic Orchestra, das BBC Symphony Orchestra, das Orchestra of the Age of Enlightenment, das Rundfunk-Sinfonieorchester Berlin, das Kieler Philharmonic Orchestra, das Orquestra Sinfônica do Espírito Santo, das Istanbul State Symphony Orchestra, das Bilkent Symphony Orchestra, das Bursa State Symphony Orchestra, das Thessaloniki State Symphony Orchestra, das Chongqing Philharmonic Orchestra, das Estonian National Symphony Orchestra, das Lithuanian National Symphony Orchestra, die Sinfonietta Riga und das Presidential Symphony Orchestra, Ankara.
Natalia Ponomarchuk trat in den größten Konzertsälen und Opernhäusern weltweit auf, darunter im Teatro Real, im Auditorio Nacional und im Teatro de la Zarzuela in Madrid, in der Queen Elizabeth Hall in London, im Palau de la Música Catalana in Barcelona, in der Philharmonic Hall von Warschau, in der Sala Verdi in Mailand, in der Casa da Música in Porto und im Palau de les Arts Reina Sofía in Valencia.
Zu den Höhepunkten der Saison 2025/26 und kommender Spielzeiten zählen Debüts mit dem Calgary Philharmonic, dem Orchestre National des Pays de la Loire, dem Slovenian Philharmonic, dem George Enescu Philharmonic Bucharest, dem Danish Philharmonic Orchestra Sønderborg, I Pomeriggi Milan und die Rückkehr zum London Philharmonic, um das Orchester auf einer Belgien-Tournee zu dirigieren.
Natalia Ponomarchuk hat mit international renommierten Künstlern wie Dmitry Sitkovetsky, Sergei Nakariakov, Alexander Knyazev, Qian Zhou, Benjamin Schmid, Lukáš Vondráček, Eggner Florian, László Fenyö, Denis Severin, Otto Sauter, Simonide Braconi, Leticia Moreno, Dominique de Williencourt, Valery Sokolov, Alexey Semenenko, Dima Tkachenko, Alexei Grynyuk, Alexander Melnikow, Mishka Rushdie Momen, Herbert Schuch, Dmytro Udovychenko und Eva Rabchevska zusammengearbeitet.
Natalia Ponomarchuk ist Jurymitglied des Dirigentenwettbewerbs Concours de Genève 2025/26. Sie erhielt 1997 ihren Master of Music in Orchesterdirigieren an der Nationalen Musikakademie der Ukraine, wo sie bei Professor Allin Vlasenko studierte, und wurde 2001 zur Verdienten Künstlerin der Ukraine ernannt.