Naomi Peters studeerde in 1995 cum laude af bij Lex Korff de Gidts aan het Conservatorium in haar geboortestad Utrecht. Ze vervolgde haar studie in Amsterdam bij István Párkányi. Charles-André Linale en Herman Krebbers waren andere belangrijke en inspirerende leraren, en voor kamermuziek Milan Skampa, Györgi Ligeti en het Altenberg Trio Wien.

Van 2008-2012 was zij aanvoerder tweede violen van Holland Symfonia.

In 2014 is zij benoemd tot solo altvioliste van Het Balletorkest te Amsterdam. Dit orkest is de vaste partner van Het Nationaal Ballet en het Nederlands Dans Theater. Zij combineert deze baan met tournees over de hele wereld met het Mahler Chamber Orchestra, waar zij als violiste vast lid van is sinds 2001. Dit door Claudio Abbado opgerichte kamerorkest bestaat uit 45 musici die vanuit 20 verschillende landen samenkomen voor speciale concerttournees. De orkestklank karakteriseert zich door de kamermuziek stijl van samenspel tussen onafhankelijke muzikale persoonlijkheden. Het kamerorkest heeft vaste artistieke partners zoals de pianiste Mitsuko Uchida, de violist Pekka Kuusisto en de dirigent Daniele Gatti; maar het orkest speelt ook regelmatig zonder dirigent. Het repertoire strekt zich uit van de Weense Klassieken en vroeg Romantiek tot hedendaagse werken en wereldpremières.

Naast haar werk in orkesten, heeft Naomi een grote passie voor kamermuziek. Als lid van het Delos Ensemble, waaraan in 2000 de Vriendenkrans van het Concertgebouw is toegekend, heeft ze concerten in heel Nederland gespeeld en maakte ze bijzondere tournees in het Midden-Oosten en in Bosnia-Herzegovina.

Van 2004-2016 was zij primarius van het Jenufa Kwartet, waarmee ze regelmatig heeft opgetreden met klassiek en romantisch repertoire en daarnaast ook direct heeft samengewerkt met componisten om hedendaagse Nederlandse werken uit te voeren. Hans Kox droeg zijn derde en laatste strijkkwartet op aan het Jenufa kwartet.