Natalija Olegowna Gontscharowa (russisch Наталия Олеговна Гончарова, englische Transkription: Nataliya Olegovna Goncharova; * 1. Juni 1989 in Skole, Ukrainische SSR, von 2012 bis 2016 Natalija Olegowna Obmotschajewa, russisch Наталия Олеговна Обмочаева, englische Transkription: Nataliya Olegovna Obmochaeva) ist eine russische Volleyballspielerin. Sie wurde 2010 Weltmeisterin und nahm an den Olympischen Spielen 2012 und 2016 teil.
Gontscharowa begann ihre Karriere in der Ukraine bei Regina Riwne und spielte dort später für Universitet Iwano-Frankiwsk. Mit dem ukrainischen Nachwuchs wurde sie 2005 Europameisterin der Altersklasse U18 und 2006 EM-Dritter. 2007 debütierte sie in der A-Nationalmannschaft ihres Heimatlandes. Im gleichen Jahr wechselte sie zum russischen Erstligisten VK Dynamo Moskau, für den auch ihre Schwester Walerija Gontscharowa spielte. Mit dem Verein belegte sie in der ersten Saison den zweiten Platz in der Liga. 2009 schaffte die Außenangreiferin das nationale Double aus Pokal und Meisterschaft. Außerdem erreichte Moskau das Finale der Champions League gegen Foppapedretti Bergamo.