Rus göçmeni bir ailenin üç kızından ortancası olan Natalie Wood, alkol bağımlısı bir babaya ve kendisini 'aristokrat' hisseden bir anneye sahipti. Geleceğinde yaşamına yön veren oyunculuk kariyerinin çizilmesinde annesinin büyük rolü olmuştur. Henüz dört yaşındayken kamera karşısına geçerek bir filmde rol almakla annesinin zoruyla sanat hayatına adım atan Natalie, altı yaşındayken bilinen sahne adını aldı. Hollywood'da sekizinci filmini çevirdiği yıl (1953), kendisinden 23 yaş büyük olan Frank Sinatra ile ilişkisi gündemdeydi. Daha sonra kimliği bilinmeyen bir oyuncunun tecavüzüne uğrayan Wood'un, bir yıl sonra yönetmen Nicholas Ray ile adı duyuldu. Kendisine büyük ün getiren Asi Gençlik filmi aktörlerinden Raymond Burr ile de bir ilişki yaşadığı bilinmektedir.Natalie Wood, John Ford'un yönetmenliğindeki western türü filmlerden, Batı Yakasının Hikayesi gibi dünya klasikleri arasına giren filmlere geçiş yaptı. Uzun süre annesinin yönlendirme ve etkilerinden kurtulamayan Wood'un, 1947'de çevirdiği Driftwood filminin çekimlerindeki bir kazada kırılan sol el bileğindeki sakatlık, hayatı boyunca iyileşmedi.Giderek Hollywood içinde sivrilen sanatçı, Oscar adayı olduysa da kazanamadı. Birçok filmde, değişik rollerde yer aldı; seçkin ve önemli oyuncularla çalıştı. Asi Gençlik filminde başrolü paylaştığı James Dean'le yaşadığı aşk, onu derinden etkiledi. Annesi Maria Gurdin'in, kızını şöhrete ulalştırmak için evlenmesine engel olması, yaşadığı gönül maceralarının içinde en önemlilerinden biriydi. Warren Beatty, Denis Hopper ve Steve McQueen genç yıldızın yaşamında yer eden aşklardandı. Son olarak, boşandığı eski eşi Robert Wagner’e gerçekten aşık olduğunu anlayınca, onunla ikinci kez evlenendi; fakat onunla evliliği sırasında genç denebilecek bir yaşta ölümle karşılaştı.Robert Wagner'la evliyken, eşinin yatından denize düşerek boğulan Natalie Wood'un sır dolu ölümü aydınlatılamamış, şüpheli olan kocası ve Christopher Walken, delil yetersizliğinden serbest bırakılmışlardır. Yaşamı boyunca karanlık sulardan ve boğulmaktan korkan sanatçının sonu korktuğu şekilde olmuştu.Natalie Wood'un kızkardeşi Lana Wood ve Richard Gregson ile ilişkisinden olan ve sonradan nüfusuna aldığı kızı Natasha Gregson Wagner da kendisi gibi oyunculuk mesleğini seçmişlerdir.