Née le 10 février 1981 à Bathurst, au Canada, dans la province bilingue du Nouveau-Brunswick, Natasha St-Pier commence très jeune à chanter, tout en apprenant la danse et le piano, et se chauffe la voix sur scène dès l'âge de huit ans, encouragée par sa famille et par son professeur de chant. 

          Elle se produit dans diverses fêtes locales, galas et concours, avant de participer en 1993, âgée de douze ans, au concours de chant télévisé Le Pouvoir de la chanson. La petite fille arrive en finale, impressionnant favorablement le public du Québec. Elle décroche un contrat d'enregistrement et, tout en poursuivant ses études, sort un single, « Le Parcours du coeur » puis un album, Émergence, dont plusieurs titres se taillent de jolis succès sur les ondes québécoises. À quatorze ans, Natasha St-Pier se positionne parmi les bébé-chanteuses québécoises, un créneau qui fut, mine de rien, celui de Céline Dion en son temps. Mais en 1996, la jeune chanteuse se sépare de son manager, mettant sa carrière sous le boisseau durant deux ans, préférant privilégier sa scolarité.

          C'est en 1999 que la carrière de Natasha St-Pier va repartir d'un grand coup : elle est prise sous contrat par le producteur Guy Cloutier, manager d'artistes québécois populaires comme Patrick Zabé ou Nathalie Simard. Elle est ensuite remarquée par le parolier Luc Plamondon, qui l'embauche pour tenir le rôle de Fleur-de-Lys dans la version québécoise de la comédie musicale Notre-Dame-de-Paris. Bilingue, la chanteuse tient l'année suivante le même rôle dans la version anglaise du spectacle, à Londres. En 2001 sort le second album de Natasha St-Pier, À Chacun Son Histoire, qui remporte un grand succès au Québec. Consciente du caractère limité du marché québécois, elle désire internationaliser sa carrière mais est davantage attirée par la France, où de nombreux artistes canadiens se sont déjà imposés, que par le marché anglo-saxon. 

          C'est son collègue et ami Garou, également révélé par Notre-Dame-de-Paris, qui va lui donner la même année l'occasion de concrétiser ses ambitions : en tournée européenne, le Quasimodo à la voix rauque lui confie la première partie de son spectacle, qui comprend notamment six dates au Zénith, à Paris. Le public hexagonal découvre Natasha St-Pier et lui fait très bon accueil. Dans la foulée, elle est chargée de représenter la France au Concours Eurovision de la chanson : les Français, en pleine vogue des chanteurs québécois, voient dans le renfort de cette artiste d'outre-Atlantique un atout pour conjurer le mauvais sort de leur pays, régulièrement relégué dans les tréfonds du classement. Interprétant la ballade « Je n'ai que mon âme », Natasha St-Pier ne gagne pas le concours mais, se positionnant de manière plus qu'honorable en quatrième position, elle évite à la France sa déculottée rituelle et consolide sa cote d'amour auprès du public local. 

          À Chacun Son Histoire sorti en France en avril 2001, se voit plébiscité, devenant disque d'or : Natasha St-Pier est désormais définitivement adoptée des deux cotés de l'Atlantique. Très présente sur les ondes françaises, la chanteuse fait la connaissance de Pascal Obispo, qui lui propose une collaboration ; en résultera le troisième album de Natasha St-Pier, De l'Amour le Mieux, qui se vendra en France à plus d'un million d'exemplaires. Un duo avec Obispo, « Tu trouveras »,parachève le travail accompli ensemble par les deux artistes. Signe de l'intégration de Natasha au sein du paysage musical français, De l'Amour le Mieuxcomprend un duo avec Florent Pagny (« Là-bas », de Jean-Jacques Goldman, que Pagny incluera également sur son album « 2 »).

          Le public français apprécie le style romantique de Natasha St-Pier, moins démonstratif que celui de Céline Dion, mais néanmoins d'une plénitude typiquement québécoise. Un mois après la sortie française de son album, elle donne son premier spectacle en vedette à Montréal, avant d'entamer dans les mois qui suivent une tournée française (dont un passage à l'Olympia). En 2003, son succès en France est parachevé par une Victoire de la musique, en tant que révélation de l'année. La même année, elle participe au concert-anniversaire de Johnny Hallyday au Parc des Princes, interprétant en duo avec la star « J'oublierai ton nom ». Natasha St-Pier attaque dans le même temps le reste du marché européen et commence par l'Espagne en adaptant De l'Amour le Mieux pour le public ibérique (elle interprète notamment « Encontraras », version espagnole de « Tu trouveras », pour lequel Miguel Bosé remplace Pascal Obispo). 

          L'année 2003 est quelque peu harassante pour Natasha St-Pier qui prépare son nouvel album dans les studios de Pascal Obispo : sans atteindre les chiffres du précédent opus, L'Instant d'Après remporte un joli succès, porté notamment par les singles « Je te souhaite », « Mourir demain » (à nouveau en duo avec Obispo, sur des airs pop-rock énergiques) et « J'avais quelqu'un ». Désormais adoptée dans plusieurs pays européens et même, signe d'internationalisation s'il en est, au Japon, Natasha St-Pier est appréciée par les jeunes autant que par les moins jeunes, et se voit nominée aux NRJ Music Awards de 2005 dans la catégorie Chanson de l'année pour « Mourir demain ».

          En 2006 sort un nouvel album, Longueur d'Ondes, réalisé avec Pascal Obispo et Frédéric Château, et marqué par des influences pop et electro. Du propre aveu de la chanteuse, cet opus énergique a été réalisé au sortir d'une période perturbée ; en 2005, son découvreur, Guy Cloutier, a été emprisonné pour avoir, dans les années 1980, abusé de la petite Nathalie Simard qu'il manageait : peut-être cette sordide affaire a-t-elle joué dans la volonté de renouvellement de Natasha St-Pier. Le disque est accompagné d'une longue tournée de promotion, culminant par un concert à l'Olympia dont le succès lui vaudra de nouvelles dates en janvier 2007. 

          Natasha St-Pier annonce ensuite sa décision de prendre une période de repos, avant de se lancer dans la préparation d'un nouvel album. Dans le registre des chanteuses romantiques québécoises, Natasha St-Pier a su, dans le contexte du marché francophone, se poser en rivale convaincante de ses aînées Céline Dion, Lynda Lemay et Isabelle Boulay, proposant une version suffisamment internationalisée de la chanson canadienne pour réconcilier les cousins de la francophonie. C'est au début de l'été, en juillet 2012, que Natasha St-Pier effectue son retour avec le simple et l'album du même nom : Bonne Nouvelle. Ce nouvel opus marqué par les arrangements dynamiques de Siméo comprend également le duo « Juste comme ça » avec Mickaël Miro. 

          L'année suivante, elle figure au générique du projet de Grégoire, Thérèse, Vivre d'Amour, relatif aux poèmes de Sainte Thérèse de Lisieux. À l'automne 2015, la chanteuse québécoise rend hommage aux chansons traditionnelles de sa terre natale dans l'album Mon Acadie, auquel participent Roch Voisine, Michel Fugain, Tony Carreira, Grégoire, Edith Butler, Christian Kit Goguen et Danny Boudreau. Elle se consacre ensuite à un album pour la jeunesse, L'Alphabet des Animaux(2017), avant de retourner aux écrits de la carmélite canonisée pour Thérèse de Lisieux - Aimer C'est Tout Donner (2018), comptant les participations de Mario Pelchat, Grégory Turpin, Battista Acquaviva, Lou (de The Voice Kids) et du groupe Glorious.