«Крестным отцом» Белохвостиковой в кино стал все тот же С. Герасимов. В 1968 году он приступил к съемкам фильма «У озера» и на одну из главных ролей — Лены Барминой — пригласил Наташу. «В экспедицию на Байкал со мной поехала моя мама, — рассказывает она. — Она целый месяц жила со мной в палатке. Я тогда плохо себя чувствовала, она меня лечила».
Эти мытарства молодой актрисы с лихвой были вознаграждены, когда картина в 1970 году вышла на широкий экран. По опросу читателей журнала «Советский экран», она была признана лучшим фильмом года. Ее удостоили главного приза фестиваля в Карловых Варах и Государственной премии РСФСР.
Отметим, что еще когда Белохвостикова снималась в своем первом фильме, в народе ходили слухи, что у нее роман с режиссером фильма и ее учителем по ВГИКу Сергеем Герасимовым. Однако сама актриса это отрицает, утверждая, что мэтра она действительно любила, но исключительно как своего «крестного отца» в кинематографе.
В 1971 году Белохвостикова закончила ВГИК и попала в труппу Театра-студии киноактера. Параллельно с работой на сцене продолжала сниматься в кино. На ее счету были фильмы: «Пой песню, поэт» (Анна Снегина), «Надежда» (главная роль — Надежда Крупская) (оба — 1973), «Океан» (1974; Анечка).
В 1972 году, во время съемок фильма «Надежда», она познакомилась с 47-летним кинорежиссером Владимиром Наумовым. Режиссер вспоминает:
«Я узнал ее чуть раньше. В 1963 году мы с Галей Польских приехали в Швецию на Неделю советского кино, где состоялась официальная встреча с послом Белохвостиковым. Мы сидели с ним в кабинете, разговаривали, а рядом шастало нечто тринадцати- или четырнадцатилетнее. Это была Наташа. Такое вот предварительное свидание».
Следующая встреча маститого режиссера и молодой актрисы случилась 6 ноября 1971 года. В тот день они оказались в одном самолете, который доставлял советскую киношную делегацию в Белград на Неделю советского фильма, приуроченную к 54-й годовщине Великого Октября. Белохвостикова представляла в делегации актерский цех (она везла на Неделю свой дебютный фильм «У озера»), а Наумов — режиссерский. Причем первоначально лететь должен был другой режиссер, но он внезапно заболел, и послали Наумова (вторым был Марк Донской).
Во время полета Наумов не произвел на Белохвостикову сильного впечатления, даже наоборот — насторожил. Он всю дорогу не выпускал из рук сигареты — одну за другой мял их, нюхал, ломал… Она тогда еще подумала: ну и странный персонаж, гений с причудой! Между тем странное поведение Наумова объяснялось просто: накануне отлета он бросил курить, хотя до этого дымил аж с 14 лет! Завязать с вредной привычкой ему помог приятель-врач, занимавшийся гипнозом: уложил режиссера на кровать и стал говорить всякие банальности вроде того, что курить — здоровью вредить. Как вспоминает сам Наумов, его тогда это здорово повеселило, но когда после сеанса попробовал закурить, тут же выбросил сигарету в окно. Вот и в самолете воздействие гипноза продолжалось: Наумов вроде бы хотел курить, но стоило ему достать сигарету, как к горлу тут же подступала тошнота.