娜塔莉·波特曼1981年6月9日出生于以色列的耶路撒冷。她的父亲是医生(以色列人)，母亲是位艺术家(美国俄亥俄州人)，同时也是她的经纪人。很小的时候她便离开以色列来到华盛顿州。几次搬家后，她的家庭终于定居纽约，她在纽约一直居住到高中毕业。她以优等成绩毕业，且学业成绩使之可以进入哈佛大学。


　　11岁时，她在一家比萨店里被星探发现。原本她被定位为模特，但是她决定当一个演员。她曾参加过很多现场表演，但在电影《杀手莱昂》(Léon，1994)里她的初次银幕表演令人印象深刻。之后她又在电影《盗火线》(Heat，1995)，《爱情尤物》(Beautiful Girls,1996)和《火星人玩转地球》(Mars Attacks!，1996)中出演角色。直到1999年娜塔莉才在北美票房收益4亿3千1百万的《星球大战前传一：魅影危机》(Star Wars:Episode I - The Phantom Menace，1999)里扮演阿米达拉女王而成名。之后她又在两部批判性的正剧《芳心天涯》(Anywhere But Here，1999)，《甜心伊人》(Where the Heart Is，2000)和《偷心》(Closer，2004)里出演角色，并以《偷心》获得了一项奥斯卡提名。