Сац родилась в Иркутске в 1903 году. Ее отец — известный в свое время композитор и музыкант Илья Сац — был дружен со многими актерами и музыкантами своего времени: Рахманиновым, Качаловым, Станиславским. Это он написал музыку к знаменитой «Синей птице».
Когда маленькая Наташа услышала музыку отца, она его спросила: «А что такое синяя птица?» «Это птица счастья, — ответил отец, — ее еще никому не удавалось поймать». Тогда девочка уверенно посмотрела в глаза отцу и сказала: «А я, когда вырасту, поймаю синюю птицу!»
Эта вера в свои силы в ней были до конца ее жизни, а прожила она до 1993 года. В 15-летнем возрасте она уже основала свой первый театр — Детский театр Моссовета. Этот театр не имел аналогов в мире и своей постоянной площадки, актеры просто ездили по окраинам и выступали для детей.
В 1920 году, когда Наталии Сац было 17 лет, ее театр стал называться «Московский театр для детей» и обрел постоянное место жительства по адресу Мамоновский переулок, 10. Сейчас там Московский театр юного зрителя. К ней стали обращаться с уважением — Наталия Ильинична. Она сама организовывала работу и сама ставила спектакли. В 1933 году, задумав поставить пьесу Н. Шестакова «Мик», Наталья Ильинична пригласила для музыкального оформления спектакля студента Московской консерватории Тихона Хренникова. Позже она вспоминала: «В театр пришло большое дарование… Смелость и самобытность двадцатилетнего композитора, который никогда прежде не писал для театра, казались почти невероятными».
Впереди Наталию Сац ожидали драматичные события: арест; лагеря, где она создала театр и оркестр; работа в Рыбинске и Алма-Ате. Вернувшись в Москву, она организовала Московский детский музыкальный театр, символом которого стала синяя птица.
Наталия Ильинична не боялась экспериментировать, включала в репертуар и пьесы Шекспира, и симфонические произведения. В 1969 году в театре была поставлена опера «Мальчик-великан» — новая редакция пьесы «Мик».
Автором музыки снова стал Тихон Хренников.
За этот спектакль Наталия Сац получила Государственную Премию.