Η Νατάσσα Ρωμανού αποφοίτησε από το τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Αθήνας και έκανε μεταπτυχιακά στις ΗΠΑ. Πήρε το διδακτορικό της στη Δυναμική Γεωφυσικών Ρευστών στο πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Φλόριντα και έκανε μεταδιδακτορικές μελέτες στο Πανεπιστήμιο του Μιάμι, στο Εργαστήριο Μη Γραμμικών Μελετών στο Λος Άλαμος και στο Ινστιτούτο Κουράντ του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης. Από το 2003 εργάζεται στη ΝΑΣΑ ως ερευνήτρια στη Μοντελική Ωκεανογραφία και το Κλίμα ενώ ταυτόχρονα διδάσκει ως συμβεβλημένη καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης. Υπήρξε συγγραφέας και κριτής των εκθέσεων της Διακυβερνητικής Επιτροπής για τη Κλιματική Αλλαγή του ΟΗΕ και είναι μέλος της Συμβουλευτικής Επιτροπής της ΝΑΣΑ για τις Γεωεπιστήμες.