Natalie Portman 9 Haziran 1981 yılında Kudüs'te dünyaya geldi. Aktris anne ile doktor babanın tek çocuğudur. 3 yaşına geldiğinde ailesi ile birlikte Washington'a taşındılar. En son konakladıkları yer Syosset New York idi. Natalie Portman, 1999 yılında liseyi burada (Syosset High School) bitirdi. Oldukça başarılı bir öğrencilik hayatı geçirdi. Daha sonra Harvard Üniversitesi Psikoloji bölümüne gitti ve burdan 2003 yılında mezun oldu. Aynı zamanda Hebrew Üniversitesi'nde (Kudüs) yüksek lisans yapmakta ve eğitim görmektedir.

Sinema kariyerine ilk adımı modellik sayesinde olmuştur.Syosset'te bir pizza salonunda revlon ajansın bir çalışanı tarafından 12 yaşındayken keşfedilmiştir.Kendisi modellikten çok aktrislik yapmak istediğini belirtmiştir.Daha sonra tiyatro kamplarına gitmeye başlamıştır ve yaz tatillerini buralarda geçirmiştir.12 yaşında, Luc Besson'un kült filmi Leon'da oynama fırsatı elde etmiştir. Ardından Heat, Everyone Says I Love You ve Mars Attacks! gibi filmlerde rol almıştır. Al Pacino ile Robert De Niro'nun rol aldığı Heat filminde Al Pacino'nun kızı olarak küçük bir rolde oynadı. 1996 senesinde Woody Allen'ın Everyone Says I Love You ve Ted Demme'nin Beautiful Girls filmlerinde oynadı. Aynı sene Tim Burton'un Mars Attacks! filminde Amerikan Başkanı'nın kızını canlandırdı. 1999 yılında Susan Sarandon ile birlikte rol aldığı Anywhere But Here filmi ile Sinema Dalında En İyi Yardımcı Kadın Oyuncu Altın Küre Ödülüne aday gösterildi ve George Lucas'ın Star Wars serisinde Padmé Amidala karakterini canlandırmak için anlaşma yaptı.

2002 yılında Yıldız Savaşları: Bölüm II - Klonların Saldırısı gösterime girdi. Ayrıca Jude Law ve Nicole Kidman'ın rol aldığı Soğuk Dağ filminde küçük bir rol aldı. 2004 yılında Garden State ve Closer filmlerinde rol aldı. Closer filmindeki Alice rolü ile Yardımcı Kadın Oyuncu dalında BAFTA ve Oscar'a aday gösterildi. Altın Küre ödülü aldı.

2005 yılında Star Wars serisinin son filmi Yıldız Savaşları: Bölüm III - Sith'in İntikamı gösterime girdi ve yılın en çok izlenen filmi oldu. V for Vendetta'nın film uyarlamasında yer aldı ve film için saçlarını kestirdi.Ardından 1792'de İspanya'da geçen Goya's Ghosts filminde Goya’nın ilham perisi rolünde yer aldı.

Mr. Magorium's Wonder Emporium filminde Dustin Hoffman ile birlikte rol aldı. Eric Bana ve Scarlett Johansson ile birlikte rol aldığı The Other Boleyn Girl filminde ise Anne Boleyn'i canlandırdı.Yönetmeni Wes Anderson olan The Darjeeling Limited filminde küçük bir rol aldı.

The Simpsons'ın 18. sezonunda Little Big Girl bölümünde Darcy karakterini seslendirdi.Ayrıca Paul McCartney'in Dance Tonight klibinde yer aldı.

• Brothers 2008 - Oyuncu
• Snow And The Seven 2008 - Oyuncu
• New York, I Love You 2008 - Yönetmen, Senarist, Oyuncu
• Boleyn Kızı 2008 - Oyuncu
• Darjeeling Limited 2007 - Oyuncu
• Sihirli Oyuncakçı 2007 - Oyuncu
• Benim Aşk Pastam 2007 - Oyuncu
• Hotel Chevalier 2007 - Oyuncu
• Goya'nın Hayaletleri 2006 - Oyuncu
• Paris, I Love You 2006 - Oyuncu
• V For Vendetta 2006 - Oyuncu
• Serbest Bölge 2005 - Oyuncu
• Yıldız Savaşları Bölüm III: Sith'in İntikamı 2005 - Oyuncu
• Daha Yaklaş 2004 - Oyuncu
• Eve Dönüş 2004 - Oyuncu
• Soğuk Dağ 2004 - Oyuncu
• True 2004 - Oyuncu
• Yıldız Savaşları Bölüm II: Klonların Saldırısı 2002 - Oyuncu
• Zırtapoz 2001 - Oyuncu
• Where The Heart Is 2000 - Oyuncu
• Buradan Çok Uzakta 1999 - Oyuncu
• Yıldız Savaşları Bölüm I: Gizli Tehlike 1999 - Oyuncu
• Herkes Seni Seviyorum Der 1996 - Oyuncu
• Çılgın Marslılar 1996 - Oyuncu
• Güzel Kızlar 1996 - Oyuncu
• Büyük Hesaplaşma 1995 - Oyuncu
• Sevginin Gücü 1994 - Oyuncu
• Developing 1994 - Oyuncu