1981年，波特曼出生在以色列的一个犹太家庭，是家中的独生女。
她4岁起开始学习舞蹈，并在当地舞团里表演，这段经历令她在《黑天鹅》中扮演一名芭蕾舞演员时显得得心应手。
10岁时，有经纪人邀请她担任儿童模特，但被她婉拒，因为她要全心投入表演。
在电影史上的所有童星中，波特曼非常特别，她不像秀兰邓波儿那般以欢乐的歌舞取悦观众，也不像《哈利波特》中的赫敏艾玛沃特森那样走乖女孩路线，她以早熟、镇静甚至是冷酷征服了观众。
多年后，波特曼回忆童年时说：我一直都想快点长大，希望我的言行举止能像大人一样。
波特曼曾经和小甜甜布兰妮同为一部音乐剧的主演候补。1994年，经纪公司将她推荐给吕克贝松的电影《这个杀手不太冷》。
波特曼曾在接受《纽约时报》采访时回忆起那段经历：我坐在父亲书房的凳子上第一次读杀手的剧本，那时我还只是个小孩，很情绪化，读着读着就想哭。
父亲说，对一个小孩而言，表演这部影片完全不合适，你不能出演！
我说，这是我读过的最好的东西，你不能毁了我的一生。
父母终于同意让她去试镜。
起初，娜塔莉由于年龄太小而落选，她不甘心，回到镜头前又加演了一段。
吕克被这小女孩的悟性征服了，当场拍板、起用她。
就这样，《这个杀手不太冷》成了娜塔莉波特曼的电影处女作，并让她一炮而红。
娜塔莉波特曼是好莱坞童星当中少有的不因过早成名而放弃学业的好学生。
在《纽约时报》的一篇报道中提到，波特曼有着优异的科研才能，她在纽约长岛的索易特高中读书期间，曾参加了当地高中生十分热衷的寻找英特尔科学天才比赛。
这项已有69年历史的比赛被认为是美国难度最高的高中生科学竞赛，历届获奖选手中有7人获得诺贝尔奖。
当年，她凭借一篇名为演示糖的氧气酶制法的简易方法的论文杀入该项比赛的半决赛。
在整个高中时期，其成绩单上几乎全是A。
1999年，波特曼得到了在《星球大战前传》系列电影中饰演阿美达娜女王的机会，同时，一份哈佛大学心理学系的录取通知书也放在了她面前。
波特曼选择了两者兼得，她前往哈佛大学心理学系研究神经科学和意识演化，同时参演星战，但推掉了其他所有演艺活动。
波特曼在哈佛的导师、神经心理学教授阿兰德肖维兹说，波特曼是一名非常优秀的学生，她关于测谎的毕业论文得了A+，又作为助教继续做了一段时间研究。
德肖维兹还表示，波特曼的心理学研究背景对她在今年获奖的《黑天鹅》中扮演性格分裂角色起到了很大的帮助，她是一名懂得运用自己的学术背景的演员。
波特曼几乎从不对外谈论感情生活，这种低调反而激发了媒体的好奇心，从演员扎克布拉夫、盖尔加西亚贝纳尔、海登克里斯滕森到时装设计师内森伯格，波特曼有许多绯闻男友。
他们几乎把所有和我合作过的男人都算上了。
波特曼在接受媒体采访时曾戏谑道。
三年前，她甚至直言对婚姻没有信心：承诺与别人共度一生是很神圣的，但现代人很容易就说离婚。
然而，《黑天鹅》这部电影令波特曼的人生出现了转折点。
在拍摄过程中，娜塔莉波特曼与为她编舞的舞蹈演员本杰明米莱皮耶擦出了爱火花。
去年底，还没与本杰明结婚的波特曼迫不及待地宣布她已经怀孕。
出席今年的奥斯卡颁奖盛典时，未婚夫本杰明与波特曼形影不离。
但不要被娜塔莉·波特曼这辉煌的履历给闪瞎眼，正是因为娜塔莉·波特曼如此优秀，她也被很多人封为真正的女神，但是尽管如此，娜塔莉·波特曼的黑料还是很多的，首当其冲的就是她的裸替风波，据说她的成名作《这个杀手不太冷》中娜塔莉·波特曼就多次上演了大尺度吻戏，后来在电影《骑士酒店》中，娜塔莉·波特曼又全裸处境，引起广泛热议。
网上有传闻称，娜塔莉·波特曼19岁的时候就堕过胎，而且私下人品很不好，因为其毕业于哈佛大学，因此总是自以为是，不听任何人的意见，不把别人放在眼里，不仅如此，娜塔莉·波特曼还被指是心机婊，因为她的成名作本来女主角不是她出演的，最后是在她的争取下才落到了她的身上，可见外界对于娜塔莉·波特曼还是颇有微词的。
娜塔莉·波特曼曾在美国的一档综艺节目《周六夜现场》的节目中，为观众表演了一段rap，但是却脏话连篇，不仅透露自己每天都酗酒、嗑药、飙车，甚至还称自己喜欢暴力，这段颠覆了人们对娜塔莉·波特曼的印象，毕竟童星出身的她一直以乖乖女的形象示人，但是娜塔莉·波特曼并不以为意，还称这样很过瘾，让人们看到了她的另一面。
至于娜塔莉·波特曼堕胎一事，网上并没有详细说明，但是娜塔莉·波特曼曾在哈佛大学的演讲上透露过自己曾吃过避孕药，也曾感到过自备，有一段时间过得很不好。
只不过，在陈昊看来，面前的这个女人，真的是一个彻头彻尾的心机女郎！
为了拿到一部电影的女主角，几乎可以说是不择手段了！
当然，这样的例子在好莱坞太常见了，尤其是女演员和女演员之间，因为相互竞争的关系，很难说有什么真正的好朋友！
“丹尼斯，你怎么一直盯着我看？”娜塔莉·波特曼眨巴了两下杏眼，妩媚一笑！
陈昊笑道：“我在想你出演的角色！”
“什么角色？”娜塔莉·波特曼好奇的看着陈昊，也想知道自己出演的那个角色让这个大人物记忆犹新！
陈昊慢条斯理道：“是玛蒂尔达，在电影中你将那个因为过早遭遇家庭不幸而早熟的少女，诠释的出奇成熟，在表演上没有一丝一毫的生涩与扭捏。”
“谢谢。”听到陈昊这么说，娜塔莉·波特曼眉眼上翘不禁有几分得意，自信一笑：“其实我还可以做的更好。”