На балу Наталья Федоровна Карлова (урожденная Вонлярская; 1858—1921) была одета в костюм богатой боярыни – летник. В реставрационно-хранительском центре Государственного Эрмитажа «Старая деревня» этому летнику было возвращено имя его создателя: исследователям удалось установить, что наряд графини Натальи Федоровны Карловой был выполнен в московском ателье выдающегося русского модельера Надежды Петровны Ламановой. Вошвы летника украшены золотным шитьем характерным для Городецкого уезда Нижегородской губернии. Платки с точно таким же узором хранятся в коллекции Российского этнографического музея в Санкт-Петербурге и музее Метрополитен г. Нью-Йорк. Надо отметить, что кроме Городца золотной вышивкой славилось село Чернуха Арзамасского уезда, находящегося в 130 километрах от села Шутилово, где родилась Н. Ламанова.

Наталья Федоровна родилась в Петербурге в семье статского советника Вонлярского, служившего в министерстве финансов. Получив хорошее образование, она стала фрейлиной великой княгини Екатерины Михайловны, дочери великого князя Михаила Павловича и великой княгини Елены Павловны, внучки Павла I, герцогини Мекленбург-Стрелицкой. В Михайловском дворце, где проживала великая княгиня, Наталья познакомилась с её сыном, герцогом Георгом. Между молодыми людьми возникло увлечение, переросшее в большую взаимную любовь.

Потребовалось немало времени, чтобы герцог отстоял своё право на брак с девушкой, не принадлежавшей к владетельному дому. Лишь в конце 1889 года был получен рескрипт Мекленбургского великогерцогского двора о разрешении на брак. В нем говорилось, что великий герцог Мекленбург-Стрелицкий Фридрих Вильгельм разрешает брак своего племянника, герцога Георга, с Вонлярской Натальей Фёдоровной и предоставляет ей титул графини.

Согласиться на брак сына вынуждена была и великая княгиня Екатерина Михайловна. Бракосочетание состоялось 2 февраля 1890 года. Возведённая в графское достоинство, Наталья Фёдоровна получила имя графини Карловой по названию одного из имений её свекрови в Полтавской губернии. Лишь спустя двадцать пять лет она стала именоваться герцогиней Мекленбург-Стрелицкой.

Молодые поселились в Михайловском дворце. Первое время при дворе графиню Карлову не принимали. Почти все члены императорской семьи относились к ней крайне недоброжелательно, холод она ощущала и со стороны столичной аристократии. Но в семье царила любовь, и это придавало энергию и силу, чтобы преодолевать все невзгоды. Лишь спустя несколько лет Наталья вместе с мужем стала посещать званые балы и приёмы.

Войдя в семью, известную своей благотворительной деятельностью (герцоги Мекленбург-Стрелицкие были попечителями в том числе Еленинского клинического института и Елизаветинской больницы, Русского музыкального общества и петербургской консерватории), Наталья Фёдоровна стала принимать в ней активное участие. В годы Русско-японской войны (1904—1905) она была назначена помощницей принцессы Е.П. Ольденбургской и фактически возглавила комитет, где проводила огромную работу: занималась отправкой посылок на фронт, заботилась о раненых и инвалидах, добивалась льгот для воинов (помогала им обустроиться, выдавала деньги, предоставляла лечение) и их детей. В Катальной горке (павильоне, расположенном на территории Ораниенбаума) был устроен склад Красного Креста. Графиня с супругом герцогом Г.Г. Мекленбург-Стрелицким жертвовали деньги, проводили благотворительные концерты.

Во время Первой мировой войны графиня Карлова была членом Петербургского особого комитета великой княжны Ольги Николаевны по оказанию помощи семьям лиц, призванных на войну. Мекленбург-Стрелицкие выделяли деньги на содержание лазаретов и госпиталей, один из которых был открыт в их доме на Фонтанке.

Семья проживала в Михайловском и Ораниенбаумском дворцах, однако по условиям завещания Екатерины Михайловны принадлежавшие ей недвижимые имения: Михайловский дворец, Каменноостровский дворец с островом и Ораниенбаумский дворец со всеми принадлежащим ему землями были завещаны герцогу Михаилу и принцессе Елене. Георгий Георгиевич имел лишь право пожизненного проживания в них. Заботясь о своей семье, герцог постоянно увеличивал капитал, приобретал земли и дома для их обеспечения. В 1895 году Георгий Георгиевич переезжает из Михайловского дворца в дом на набережной Фонтанки, купленный им с согласия императора Николая II и обустроенный по его личным планам. В 1896 году он приобрёл усадьбу Жабино, которая стала одной из летних резиденций семьи.

5 декабря 1909 года неожиданно для всех герцог Георгий Георгиевич Мекленбургский скончался в год своего пятидесятилетия. В лютеранской церкви Ораниенбаума состоялось его отпевание. В 1913 году случилась новая трагедия: 4 декабря от воспаления лёгких скончалась младшая дочь Наталья и была похоронена в Ораниенбауме рядом с отцом.

Во время революции графиня Карлова жила с детьми в своем имении в Полтавской губернии. Позднее семья эмигрировала, и Наталья Фёдоровна оказалась в Ницце. В 1920 году жила в Лондоне, где принимала участие в работе Красного Креста и вместе с князем Феликсом Юсуповым организовала Фонд помощи русским беженцам, чем спасла от нищеты и гибели сотни тысяч людей.

Скончалась Наталья Фёдоровна Карлова 14 марта 1921 года в Каннах и была похоронена на русском православном кладбище Гран-Жас.