Родилась 26 июня 1942 года, в Москве.
Доктор педагогических наук (1995), профессор (1995), заведующий кафедрой теории и методики обучения физике им. А.В. Пёрышкина (2000).
Закончила физический факультет МГПИ им. В.И. Ленина по специальности «Преподаватель физики на английском языке» (1964). Все годы – с момента окончания института по настоящее время – Н.С. Пурышева работает на кафедре теории и методики обучения физике им. А.В. Пёрышкина., на которой защитила кандидатскую диссертацию «Управление познавательной деятельностью учащихся при самостоятельной работе на уроках (на материале физики)» (1972), докторскую диссертацию «Методические основы дифференцированного обучения физике в средней школе» (1995).
Принимала участие в разработке ФГОС ВПО третьего поколения, работала над проектами в рамках научно-исследовательских программ Министерства образования и науки РФ, Департамента образования г. Москвы, Роснано и др. Н.С. Пурышева вела исследования в рамках Российско-Нидерландских проектов.
Н.С. Пурышева – член экспертного совета ВАК РФ, член трех Диссертационных советов по защите докторских диссертаций (в МПГУ и в Нижегородском государственном университете им. Лобачевского), а также является главным редактором журнала «Наука и школа», член редколлегий журналов «Физическое образование в вузах», «Вестник Нижегородского государственного университета им. Лобачевского».
За свою научную и педагогическую деятельность Н.С. Пурышева была неоднократно награждена.
В активе Наталии Сергеевны 340 публикаций.
Под руководством Н.С. Пурышевой защищено около 50 кандидатских и 20 докторских диссертаций.
Сфера научных интересов: вопросы содержания и структуры школьного физического образования, методики дифференцированного обучения физике, методики подготовки учителя физики.
