Urodziła się 25 stycznia 1988 w Pile – polska wioślarka, mistrzyni olimpijska. Związana z klubem LOTTO-Bydgostia Bydgoszcz, 

Niezależnie od sukcesów olimpijskich jest wielokrotną medalistką mistrzostw świata i Europy. Medale na tych mistrzostwach zdobywała czternaście. Na mistrzostwach świata wywalczyła srebrny i brązowy medal. Na mistrzostwach Europy zdobyła dwukrotnie złoty, czterokrotnie srebrne i brązowy medal, na akademickich mistrzostwach świata wywalczyła złoty medal. Na akademickich mistrzostwach Europy wywalczyła złoty medal. Na młodzieżowych mistrzostwach świata wywalczyła srebrny i brązowy medal. Na mistrzostwach świat juniorów zdobyła złoty medal.

Olimpijski sezon 2016 był szczególnym, ponieważ z klubowa partnerką Magdaleną Fularczyk-Kozłowską wygrała końcową klasyfikację Pucharu Świata, a na koniec sezonu osada dwójki podwójnej kobiet Magdalena Fularczyk-Kozłowska i Natalia Madaj-Smolińska została uznana przez Międzynarodową Federację Wioślarską najlepszą osadą świata.

W rywalizacji krajowej o mistrzostwo Polski w różnych kategoriach łodzi Natalia Madaj-Smolińska wywalczyła 35 medali, w tym:20 złotych, 10 srebrnych, 5 brązowych.

Natalia Madaj-Smolińska zdobyła czterokrotnie (w  latach 2013-2016) tytuł Drużynowego Mistrza Polski w barwach LOTTO-Bydgostii Bydgoszcz.