У 13 років юна Наталі зіграла у відомому фільмі Люка Бессона «Леон» роль Матильди, яка дружить із найманим убивцею Леоном, роль якого виконав Жан Рено. Картина стала неймовірно успішною та зробила Наталі Портман знаменитою. У 1995 році Портман зіграла у фільмі «Сутичка» з Аль Пачіно та Робертом Де Ніро. Подальші фільми Наталі беззмінно мали успіх, і робили актрису все більш популярною не тільки в США, а й у багатьох країнах по всьому світу.
Серед найбільш успішних кінострічок за участю актриси варто відзначити фантастичну комедію «Марс атакує», «Зоряні війни. Епізод І. Прихована загроза, «Зоряні війни. Епізод ІІ. Атака клонів» та «Зоряні війни. Епізод ІІІ. Помста сітхів, у яких актриса зіграла одну з провідних ролей Падме-Амідали, королеви планети Набу. Серед останніх робіт співачки найбільшу увагу і любов глядачів здобули фільми "Привиди Гойї", "Ліжний лебідь", "Більше, ніж секс", "Тор" і «Тор 2: Царство пітьми».
З чотирьох років Наталі займалася танцями та виступала з місцевими трупами. Актриса також закінчила середню школу і стала випускницею Граварда, здобувши ступінь бакалавра в галузі психології. Крім рідної англійської та івриту, актриса володіє французькою, німецькою, японською та арабською мовами.
«Я не хвилююся, чи коледж руйнує мою кар'єру. Я краще буду освіченою, ніж кінозіркою», — сказала вона одного разу в інтерв'ю New York Post.
Наталі Портман неодноразово знімалася в рекламних кампаніях таких відомих модних будинків, як «Chanel» і «Dior», а також з'являлася на численних обкладинках провідних світових видань, серед яких «Vogue», «Marie Claire», «InStyle», «Elle», «Esquire».
Портман вегетаріанка; вона також захищає права тварин та навколишнє середовище.
Актриса одружена з танцюристом балету Бенжаменом Мільп'є. Пара виховує двох дітей: сина Алефа та дочку Амалію.