Наталія Дмитрівна Меншова (дівоче прізвище Н. Полонської-Василенко) народилася 31 січня (12 лютого) 1884 р. в Харкові, в родині військовослужбовця. Її батько Дмитро Меншов з українського роду зі Слобожанщини. Військову службу (дослужився до звання генерал-лейтенанта) поєднував з дослідженням військової історії, мав друковані праці. Захоплення батька вплинуло на вибір майбутнього фаху юної Наталії.

1889 р. родина Меншових переїхала до Києва. Спочатку Наталія навчалася вдома. Пізніше вступила до Фундуклеївської жіночої гімназії, яку закінчила у 1900 р.