Наталья Меклин на фронтах Великой Отечественной войны находилась с мая 1942, сразу после окончания военной авиационной школы. Была начальником связи эскадрильи, лётчиком, старшим лётчиком и командиром звена авиационного полка. Воевала на Южном, Северо-Кавказском, 4-м Украинском и 2-м Белорусском фронтах. В общей сложности на счету командира звена Натальи Меклин — 980 боевых вылетов, во время которых на врага было сброшено 147 тонн бомб.