Η Ναταλία Κωτσάνη ασχολείται ερευνητικά με την ανάλυση της τεχνικής φωνής, τον jazz αυτοσχεδιασμό και τα παραδοσιακά φωνητικά ιδιώματα της Μεσογείου, εστιάζοντας στο συνδυασμό εμπειρικών φωνητικών πρακτικών και σύγχρονων διεπιστημονικών προσεγγίσεων ως μέσο επαύξησης της φωνής. Ως βασική ερμηνεύτρια του σχήματος “encardia”, από το 2012 μέχρι σήμερα, έχει συνδέσει το όνομά της με τη world μουσική. Είναι επιστημονική συνεργάτης του “Εργαστηρίου Μουσικής Ακουστικής και Τεχνολογίας” (LabMat) του Τμήματος Μουσικών Σπουδών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, και ερευνήτρια του “Εργαστηρίου Λογικής και Επιστήμης Υπολογισμών” (CoReLab) και του “Εργαστηρίου Τεχνητής Νοημοσύνης και Μάθησης” (AILS) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Για το 2022 επιλέχθηκε ως Mentor σε ένα από τα μεγαλύτερα μουσικά συνέδρια του κόσμου, το New Interfaces for Musical Expression (ΝΙΜΕ) - Νέα Ζηλανδία.
Είναι κάτοχος του μεταπτυχιακού τίτλου (Master of Arts) «Ερμηνεία/Εκτέλεση Ενόργανης και Φωνητικής Μουσικής» με κατεύθυνση-ειδίκευση στο «Jazz Τραγούδι» (2019) του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Σπούδασε επίσης τραγούδι με τους καθηγητές Έ. Κυλπάση (Εθνικό Ωδείο), Μ. Συμεωνίδου (Εθνικό Ωδείο), Έ. Πασπαλά (ερμηνεία), jazz αυτοσχεδιασμό με τη Σ. Παπαλάμπρου (Τμ. Μουσικών Σπουδών, Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών), ιταλικό παραδοσιακό τραγούδι με τις V. Magnolo & A. C. Villani στο Lecce της Ιταλίας, καθώς και ιρλανδικό-σουηδικό-νορβηγικό τραγούδι και την τεχνική "Kulning" με την εθνομουσικολόγο Λ. Γιώτη. Ξεκίνησε να παίζει πιάνο από την ηλικία των έξι ετών, και σπούδασε κλασικό πιάνο με τους καθηγητές Δ. Μαλλούχο (Ωδείο Αθηνών) και Ε. Κυλπάση (Εθνικό Ωδείο), jazz πιάνο και αυτοσχεδιασμό με το Σ. Λάντσια και θεωρητικά με τον Χαράλαμπο Κανά (Ωδείο Αθηνών). Έχει επίσης παρακολουθήσει σεμινάρια tamburello από τους κρουστούς G. Narracci και τον F. De Donatis, στο Lecce της Ιταλίας.
Από το 2008 μέχρι σήμερα, έχει πραγματοποιήσει πλήθος συναυλιών σε Ελλάδα, Ιταλία, Ελβετία, Γερμανία, Κύπρο και σεμιναρίων για την τεχνική φωνής και τον αυτοσχεδιασμό, ενώ έχει εμφανιστεί στα μεγαλύτερα φεστιβάλ και συναυλιακούς χώρους της Ελλάδας (Μέγαρο Μουσικής Αθηνών & Θεσσαλονίκης, Ωδείο Ηρώδου του Αττικού, Μικρή Επίδαυρος, Στέγη Γραμμάτων και Τεχνών, Αρχαίο Θέατρο Μεσσήνης, Παναθηναϊκό Στάδιο, Θέατρο Πέτρας, Θέατρο Βράχων, Τεχνόπολη κ.ά.). Συνέθεσε μουσική για το ντοκιμαντέρ μικρού μήκους “Shadow Fighting”, 2021, το οποίο επιλέχθηκε στις επίσημες συμμετοχές του Thessaloniki Film Festival 2022 και για τη θεατρική παράσταση Ιωάννα του Μετρό (2022) σε σκηνοθεσία Κ. Αρζόγλου. Έχει ηχογραφήσει δύο προσωπικούς δίσκους και δύο δίσκους με το σχήμα encardia, ενώ παράλληλα έχει στο ενεργητικό της πλήθος δισκογραφικών συμμετοχών. Έχει συμμετάσχει σε τρεις παραγωγές της Εθνικής Λυρικής Σκηνής (“Όλη η Ελλάδα ένας πολιτισμός”), του Φεστιβάλ Αθηνών, του Μεγάρου Μουσικής Αθηνών & Θεσσαλονίκης και του Athens World Music Festival. 
Είναι διπλωματούχος της Σχολής Εφαρμοσμένων Μαθηματικών & Φυσικών Επιστημών και Υποψήφια Διδάκτορας της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Η/Υ του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Τα ερευνητικά της ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν τους αλγόριθμους, τη μηχανική μάθηση, την τεχνητή νοημοσύνη, την ανάλυση της φωνής, την εξαγωγή μουσικής πληροφορίας και την υπολογιστική εθνομουσικολογία. Έχει δημοσιεύσει ερευνητικές της εργασίες σε πλήθος διεθνών συνεδρίων και περιοδικών και είναι μέλος οργανωτικών επιτροπών συνεδρίων. Το 2021 δημιούργησε το «Polyfōnía», ένα πρωτότυπο σύστημα που δημιουργεί πολυφωνίες αναγνωρίζοντας τις κινήσεις των χεριών του τραγουδιστή μέσω ενός αισθητήρα με κάμερες το οποίο παρουσιάστηκε στα συνέδριο NIME, Shanghai 2021, και στο “Sound and music Computing” (SMC), France 2022.