Natalie Portman 1981. június 9-én született, Jeruzsálemben, Izraelben. Egy terméketlenség szakértő és egy színésznő lányaként, Natalie (aki nagyanyja lánykori nevét használja, hogy eltitkolja valódi nevét) 3 évesen hagyta el Izraelt, s családjával Marylandbe, Connecticut államba, majd végül Long Islandre, New Yorkba költözött, ahol a mai napig él.
   Egy modellügynök fedezte fel egy New York-i pizzaszalonban 11 éves korában. Natalie-t nem vonzotta a modellkedés és érdekesebb munkára vágyott. Bár nem álmodott arról, hogy színésznő lesz, Natalie azután kezdett a színészet iránt érdeklődést mutatni, hogy három nyarat a Stagedoor Manor Performing Camp-ben töltött.
   Első színészi próbálkozásai is itt történtek, amikor szerepelt a Szentivánéji álom, a Kabaré, az Anne of Green Gables, és a Tapestry c. darabokban.
   Natalie filmes karrierje az 1994-es Leon, a profi c. filmmel indult, melyben egy bérgyilkos szárnyai alá vett kislányt játszik. A rákövetkező évben, a nagy Al Pacino-val és Robert De Niro-val szerepelt együtt a Szemtől szemben c. krimiben, s emlékezeteset alakított az 1996-os Beautiful Girls c. filmben, elhomályosítva egy másik gyönyörű színésznőt, Uma Thurmant. Jó kritikákat kapott a filmben nyújtott alakításáért, s még abban az évben láthattuk a Woody Allen rendezte musicalben, a sztárokkal teli Everyone Says I Love You-ban, csakúgy mint a Támad a Mars! c. vígjátékban.
   Miután olyan szerepeket utasított vissza, mint a Lolita, mert úgy érezte, hogy egy fiatal színésznőnek nem szabad magát szexi szerepben mutogatnia, illetve Júlia szerepét a Romeo & Juliet-ben, közte és Leonardo DiCaprio között fennálló korkülönbség miatt, Natalie visszautasította a Suttogó c. film mellékszerepét is, s inkább Anna Frankot játszotta el az Anna Frank naplója c. Broadway - darabban.
   Igazán az új Star Wars -filmbeli Amidala hercegnő szerepe emelte Natalie-t ki a Broadway- és filmszínésznők sorából. Három filmre szerződött szerepe, amely az 1999-es Star Wars: Episode I - The Phantom Menace c. filmmel kezdődött, történelmi filmfigurává változtatta. A sors iróniája, hogy Natalie egyetlen egy részt sem látott atz első három Star Wars-filmből, mielőtt George Lucas felkérte volna a szerepre. Natalie ugyanazon a nyáron érettségizett a Syosset High School-ban, mint amikor forgalomba hozták a nagy reklámhadjárattal beharangozott filmet.
   Ezután Natalie együtt játszott Susan Sarandonnal, az Anywhere But Here c. filmben, s főszerepet kapott Ashley Judd mellett a Where the Heart Is filmadaptációjában.
   A három nyelven (héber, angol, japán) folyékonyan beszélő és orvosnak tanuló, Natalie jelenleg pszichológiát hallgat a Harvard University-n. Gyakran nevezik az "új Audrey Hepburn"-nek, s valóban fényes karrier előtt áll, ha tényleg színésznő marad.