Викладає наступні дисципліни: теоретично-музичний комплекс, сольфеджіо, фортепіано та основи акомпанементу, здійснює керівництво курсовими роботами.
Членкиня Асоціації діячів естрадного мистецтва України.
Педагогічний стаж складає 43 роки. Працювала в закладах мистецької освіти на посадах: викладача, викладача-методиста, методиста Міністерства культури, директора школи мистецтв, старшого викладача ЗВО.
Понад 15 років Коваленко Н.І. працювала методистом Державного методичного центру навчальних закладів культури і мистецтв Міністерства культури України. Брала участь у розробці Державних стандартів (освітньо-кваліфікаційної характеристики і освітньо-професійної програми) для підготовки фахівців естрадного і циркового мистецтв. Укладач чотирьох затверджених Державним методичним центром програм та численний робочих навчальних програм з дисциплін «Теорія музики» та «Сольфеджіо», зокрема, для спеціалізації «Естрадний спів» освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр.
За заявкою Державного методичного центру навчальних закладів культури і мистецтв Міністерства культури України з 2015 до 2018 року виступала рецензентом видань.
В Київській муніципальній академії естрадного та циркового мистецтв працює з 2000 року. Наталія Іванівна Коваленко була постійним членом журі конкурсів та фестивалів, що проводяться за підтримки Міністерства культури. Бере активну участь у підготовці студентів і випускників академії до різноманітних міських, всеукраїнських, міжнародних культурно-мистецьких заходів, фестивалів та конкурсів. Здійснювала керівництво студентами-лауреатами всеукраїнських, міжнародних конкурсів та телепроектів серед них: «Голос Країни», «Х-фактор», «Співай як зірка» та інші.
Коваленко Н.І. веде наукову роботу: є учасницею всеукраїнських та міжнародних наукових конференцій. Бере участь у щорічній науково-практичній конференції КМАЕЦМ «Сценічне та музичне мистецтво: циркові та естрадні жанри. Науково-методичний аспект». Викладачка постійно підвищує кваліфікацію, беручи участь у заходах (Всеукраїнських інтернет-конференціях, вебінарах) Міністерства освіти і науки України, Академії інноваційного розвитку освіти (АІРО).
