Родилась Натали Портман в столице Израиля - Иерусалиме, 9 июня 1981 года, став первым и единственным ребенком в семье актрисы из США и медика из Израиля. Еще до того как Натали отпраздновала свой четвертый день рождения, ее семья перебирается в Вашингтон. Этот переезд был не последним, однако в конечном итоге родители Натали окончательно обосновались в Нью-Йорке, где актриса и провела все свое детство.
Во время учебы в школе Натали отличается умом и прилежанием, благодаря чему по окончанию, получает возможность продолжить обучение в Гарварде, на факультете психологии. Натали не преминула воспользоваться этой возможностью, и уже в 2003 году получила диплом одного из наиболее престижных учебных заведений Америки. Еще в студенческие годы, уже тогда известная Натали, заявляла, что роли в кино будет подбирать очень тщательно, не зря же она выбрала факультет психологии.
Весьма переборчивой Натали была с детства, так в 11 лет на предложение, работавшего на кинопроизводстве агента, поработать в модельном бизнесе, девочка отвечает отказом, заявив, что она будет сниматься только в кино. Первый же фильм с участием Натали - «Леон» (1994) Люка Бессона, производит в кинематографе эффект разорвавшейся бомбы. Люк Бессон, заприметивший Натали, долго сомневался по ее поводу, ведь на тот момент девочке было всего 12 лет. Пожалеть о выборе, сделанном в конечном итоге в пользу Натали, Люку Бессону не пришлось. Двенадцатилетняя актриса великолепно играет, оставшуюся сиротой по вине продажного полицейского, помощницу киллера по имени Леон (Жан Рено).
Затем последовали роли в таких суперхитах, как «Схватка» (1995), «Красивые девушки» (1996) и «Марс атакует!» (1996). Однако статус одной из лучших голливудских актрис и мировая известность к Портман приходят только после работы в фильме «Звездные войны. Эпизод I: Скрытая угроза».
Единогласное одобрение от кинокритиков получают и две ее следующие работы, в фильмах: «Где угодно, только не здесь» (1999) и «Там где сердце» (2000). Свою первую номинацию на Оскар (лучшая второстепенная роль) Портман получает за работу в картине «Близость» (2004)». За главную роль в картине «„V" значит Вендетта» (2005) Джеймса Мактейга, актрисе вручили премию «Сатурн» американской академии фантастических фильмов.
В ленте Милоша Формана «Призраки Гойи» (2006) Портман снялась в роли Инесс Бельбатуа, музы Франциско Гойи. Высокие оценки критиков получила второстепенная роль актрисы в картине Вонг Карвая «Мои черничные ночи» (2007). Отмечалось, что Натали здесь наконец-то превратилась из ребенка в настоящую женщину. После выхода исторической ленты «Еще одна из рода Болейн» (2008, роль Анны Болейн) журнал Blender не просто подтвердил, что это превращение состоялось, но и назвал актрису одной из самых горячих женщин кино. В киноальманахе «Нью-Йорк, я люблю тебя» (2008) Натали сыграла главную роль в одной из новелл и выступила режиссером другой. За роль балерины в картине «Черный лебедь» (2010) Потрман получила «Золотой глобус» и «Оскар». В дальнейшем последовал целый ряд не менее успешных работ, в которых актриса еще более расширила свое амплуа, снявшись в паре веселых комедий.
В психологической драме "Братья" Натали Портман оказывается в сложной ситуации: оставшись одна с двумя детьми, раздавленная горем после того, как ее муж (Тоби Магуайр) пропал без вести во время военной операции, она принимает поддержку его брата (Джейк Джилленхол), и незаметно влюбляется в него. В интервью журналу PARADE актриса объяснила, почему не смогла устоять перед ролью жены и матери.
Следующего появления Портман на экране следует ждать в драматическом триллере "Черный лебедь" и приключенческом боевике "Тор".