Là Hoa hậu Hoàn vũ, Glebova đã đại diện cho Tổ chức Hoa hậu Hoàn vũ.

Một phần trong năm làm Hoa hậu Hoàn vũ, cô trú ngụ tại căn hộ Tháp Trump, New York.

Trong thời gian này Glebova đã du hành đến châu Phi vào tháng 7 để tham dự chuyến kinh lý giáo dục về AIDS cùng Hội đồng Sức khỏe Thế giới; Malaysia vào cuối tháng̣7; quần đảo Bahamas và St. Martin. Vào cuối tháng 3 năm 2006, Natalie đã thăm Nga lần đầu tiên kể từ khi rời bỏ đất nước. Cô đã tham dự trong một chiến dịch chống HIV-AIDS ở Moskva và đã tham dự buổi trình diễn thời trang Nga như một khách mời đặc biệt. Cô cũng đã thực hiện nhiều chuyến đi đến Thái Lan, nơi cô đã tưởng niệm các nạn nhân sóng thần và Canada, nước nhà của cô.

Ngày 23 tháng 7 năm 2006, Natalie đã trao vương miện cho Zuleyka Rivera Mendoza của Puerto Rico.