Natalia Barbu (* 22. August 1979 in Bălți) ist eine moldauische Sängerin, die 2007 durch ihre Teilnahme am Eurovision Song Contest 2007 mit dem Song Fight bekannt wurde.
Barbu stammt aus einer musikalischen Familie und lernte im Alter von sieben Jahren Geige spielen.
Vor ihrer Karriere als Sängerin war Barbu Mitglied der Alternative Jazz-Band Trigon, bei der sie u. a. beim Songschreiben beteiligt war.
Am 10. Mai 2007 trat Natalia Barbu im Halbfinale des Eurovision Song Contest in Helsinki für Moldau an, wo sie sich mit einem zehnten Platz für das Finale qualifizierte und denselben Platz auch im zwei Tage später stattgefundenen Finale belegte. Für den Song Fight, der von einem 18-jährigen Komponisten komponiert wurde, hat sie die Geigen selbst eingespielt.
Natalia Barbu war mehrmals in Deutschland. 2004 nahm sie mit dem Tenor Michael Kleitman das Duett La Verita für dessen Album La Perfetta Idea auf.
Barbu steht beim rumänischen Musiklabel Cat Music unter Vertrag.