Natalia Dumitresco ou Natalia Dumitrescu, née à Bucarest le 20 décembre 1915 et morte à Chars le 3 juillet 1972, est une peintre non figurative d'origine roumaine naturalisée française.
Elle est arrivée à Paris en 1947 avec son mari, Alexandre Istrati, également artiste peintre. Ils sont accueillis par leur compatriote le sculpteur Constantin Brâncuși qui les héberge dans un atelier voisin du sien, impasse Ronsin dans le 15e arrondissement. Leur amitié durera jusqu'au bout et Brâncuși désignera le couple comme exécuteur testamentaire.

Elle se fait rapidement un nom dans le milieu français de l'abstraction d'après-guerre.

Elle privilégie les compositions urbaines comme thème de prédilection : sa série de grandes villes américaines peintes en 1942 met en lumière les mécanismes secrets qui sous-tendent l'architecture et les réseaux urbains ; avec les armatures et les cellules quadrangulaires qui structurent l'espace en labyrinthes, labyrinthes optiques et molécules animées, l'artiste cherche à capturer le rythme et la cadence grâce à l'utilisation de la répétition en série.

Le style de Dumitresco suit l’Ecole de Paris, et est influencé par ses nombreuses rencontres et par son admiration pour Vassily Kandinsky.

Ses œuvres abstraites sont caractérisées par des répétitions de formes géométriques, marquées par des grilles, des losanges, des cercles de couleurs variées, non loin du style de Maria Elena Vieira da Silva.

Sa peinture est « minutieuse », « féminine », délicate avec des assemblages de formes géométriques et de couleurs s’imbriquant pour aboutir à un patchwork magnifique.

En 1955, elle reçoit le prix Kandinsky, et le prix Carnegie à Pittsburgh en 1959.

Elle partage une tombe au cimetière du Montparnasse avec Constantin Brâncuși et Alexandre Istrati.