Наталия Васильевна Крандиевская в замужестве Крандиевская-Толстая. Дочь издателя В. А. Крандиевского и писательницы А. Р. Крандиевской. Получила первоначально домашнее образование, потом училась в гимназии. С раннего детства сочиняла стихи, впервые напечаталась в 13 лет в детском журнале «Муравей». В пятнадцать лет показала свои опыты И. Бунину, и он, вспоминая этот эпизод, признался, что был «поражен ее юной прелестью, ее девичьей красотой и восхищен талантливостью ее стихов».
Была знакома с А. Блоком, М. Цветаевой, дружила с Ю. Балтрушайтисом и М. Волошиным. В 1915-35 — жена А. Н. Толстого.
Первый сборник «Стихотворения» вышел в 1913 г., и критика отнеслась к нему благосклонно, отметив серьезность и строгость стиха. В 1919 в Одессе издала еще один сборник — «Стихотворения. Кн. 2», и в том же году Толстые уехали в Берлин, а потом в Париж.
В 1922 г. издала книгу «От лукавого» (Москва-Берлин), где предстала зрелым поэтом, обладающим «целомудренно-пронзительным» голосом. Именно в это время Н. Крандиевская-Толстая перестала писать стихи, считая, что литературное соперничество и семейная жизнь несовместимы, и целиком посвятила себя заботам о семье и творческим интересам мужа.
Весной 1923 г. Толстые вернулись в Россию. Сестры Крандиевские — Наталья и Надежда (скульптор) послужили прототипами для Даши и Кати Булавиных в трилогии А. Н. Толстого «Хождение по мукам». В 1935 году, после ухода Алексея Толстого из семьи, Н. Крандиевская вернулась к сочинительству. Стихи, написанные во второй период творчества, вошли в посмертные сборники «Вечерний свет» (1972) и «Дорога» (1985).