Они познакомились в 1957 году на съёмках картины "Случай на шахте восемь", режиссёром которой был Владимир Басов. Он сразу заприметил на площадке яркую красотку. Басов просто не мог не влюбиться и начал активно ухаживать. Красавцем актёра никто не считал, но о его невероятном обаянии слагали легенды. Подействовало оно и на Фатееву: сердце девушки дрогнуло, она сказала "да".

Женщина-Козерог и мужчина-Лев. Этой паре сложно понять друг друга, ссоры могут возникнуть из-за любой мелочи. У каждого своя жизненная позиция. На этой почве постоянно случаются размолвки, ведь оба знака весьма принципиальны. И если женщина уступает, мужчина часто начинает унижать избранницу, пренебрегать её мнением. В итоге она отдаляется и замыкается.

К Фатеевой Басов ушёл от первой жены − актрисы Розы Макагоновой, которая на прощание запустила в него раскладушкой. Свадьбу сыграли быстро. В 1959 году у пары родился сын Владимир. Казалось, что в новом браке режиссёра царила идиллия. Но на деле счастье продлилось недолго.

Басов стал безумно ревновать красавицу-жену к её успехам в кино и театре, к яркой внешности и поклонникам. Он был не в силах терпеть восхищённые взгляды, направленные на Фатееву. К тому же кормильцем в семье тогда была она, а не Басов: он сидел без работы и… пил.

Персональное число Натальи Фатеевой − 7, Владимира Басова − 5. Несмотря на астрологическое родство, отношения между "семёркой" и "пятёркой" никогда не образуют искреннего союза двух сердец: у них часто возникают разногласия и конфликты. При этом "семёрка" и "пятёрка" переживают нанесённые обиды совершенно по-разному. Даже при большом желании им крайне трудно помириться.

Злоупотребление спиртным и постоянные приступы ревности мужа подтолкнули Фатееву к разводу, решиться на который она долго не могла, потому что любила Басова. Но терпению актрисы пришёл конец, и в 1961 году пара рассталась. После чего, как вспоминала Наталья Николаевна, Басов долго не мог успокоиться, бегал по киностудии и хлопотал, чтобы её больше не снимали в кино.

Брак Натальи Фатеевой и Владимира Басова продлился три года. У пары есть общий сын Владимир. Споров о разделе совместно нажитого имущества у бывших супругов не возникало.

Владимир Басов остался один ненадолго, он женился на актрисе Валентине Титовой, которая была младше его на 18 лет. Она родила ему двоих детей − сына Александра и дочку Елизавету. Прожив в браке 14 лет, супруги со скандалом развелись.

После развода с Басовым Наталья Фатеева тоже вскоре вышла замуж за космонавта Бориса Егорова, от которого родила дочку Наталью. Однако и этот брак не продлился долго. В 1970 году Егорова из семьи увела Наталья Кустинская, с которой Фатеева вместе играла в фильме "Три плюс два". Сейчас актриса ведёт затворнический образ жизни и не общается даже со своими детьми и внуками.