Наталья Владимировна Сухомлинова была музыкально одаренным человеком, хорошо знала Устав православного богослужения. Со времени открытия Благовещенского кафедрального собора почти до последних дней своей жизни она с большой любовью и подлинно христианским усердием исполняла свое послушание, ежедневно участвуя в совершении богослужений и треб в качестве чтеца и регента левого хора. Уже будучи тяжело больной, после перенесенной операции, она все же стремилась быть в храме.

За время болезни ее неоднократно причащали святых Христовых Таин. 21 сентября, в праздник Рождества Пресвятой Богородицы, к одру болящей для духовного утешения была принесена пребывавшая в это время в Биробиджане главная святыня Приамурья – чудотворная Албазинская икона Божией Матери. В воскресенье 23 сентября днем болящая также сподобилась святого Причащения, а вечером этого же дня преставилась ко Господу.

Вечером 25 сентября в Благовещенском кафедральном соборе, куда был перенесен гроб с телом почившей, епископ Иосиф и городское духовенство совершили панихиду. Всю ночь по усопшей читалась псалтирь. Божественную Литургию и чин погребения новопреставленной 26 сентября совершил в соборе епископ Иосиф в сослужении городского духовенства. Почившая была предана земле на городском кладбище рядом с могилой ее матери.