娜塔莉·波特曼出生於耶路撒冷，13歲的娜塔莉·波特曼參加了犯罪動作電影《這個殺手不太冷》的試鏡，並成功獲選，娜塔莉塑造的瑪蒂爾達這個角色，成為一個經典，劇中女孩的造型也被很多明星爭相模仿。
憑藉《這個殺手不太冷》大火的她，頭腦並沒有發熱，而是拒絕了所有的電影，一門心思的學習，專業科技期刊上開始出現她署名的論文，英特爾科學獎中的半決賽上有她的身影，這個獎，正是很多“書獃子型”中學時夢寐以求的獎項，是科學怪傑心中最神聖，最高級的科學競賽。
2005年3月，主演科幻動作電影《V字仇殺隊》，為了演好《V字仇殺隊》，娜塔莉剃掉了一頭長髮，以光頭示人。
任何一個演員演繹過如此有深度的電影，以後很難再遇到更有挑戰性的角色了。上天似乎特別眷顧她，2010年，她迎來了事業的巔峰：《黑天鵝》。憑藉這部電影，幾乎讓他包攬了所有的獎項，包括第83屆奧斯卡金像獎最佳女主角。
2015年主演傳記電影《第一夫人》在片中飾演美國總統約翰·肯尼迪的妻子傑奎琳·肯尼迪，憑藉該片再一次橫掃各大獎項，第89屆奧斯卡金像獎最佳女主角也收入囊中。2018年娜塔莉主演的科幻驚悚電影《湮滅》上映。
