Вищу медичну освіту отримала в Луганському медичному університеті. Закінчила 2 інтернатури: з терапії на базі Луганського медичного університету (1993-1995 роки) та радіології на базі Інституту вдосконалення лікарів ім. П. Л. Шупика, м.Київ (1998-1999 роки). Наталія Серьогіна пройшла навчальний курс з променевої терапії на лінійних прискорювачах Elekta (курс 3D CRT / IGRT), (2015 рік, Гомель, Білорусь, центр, що пройшов аудит МАГАТЕ).
У 2019 р. в м. Дебрецен (Угорщина) пройшла навчальний курс «SRS/SRT контроль злоякісних інтракраніальних пухлин легень, черевної порожнини та раку простати».