Portman fick sitt genombrott i och med filmenLéon år 1994. Under 1990-talet hade Portman huvudrollen i ett flertal filmer, innan hon fick rollen som Padmé Amidala i den nya Star Wars-trilogin. På teaterscenen har hon bland annat spelat titelrollen i en scenversion av Anne Franks dagbok.
År 2005 blev hon belönad med en Golden Globe för sin prestation i dramat Closer. Hon spelade rollen som Evey Hammond i filmen V för Vendetta och rakade av håret för filmen. Inför filmen lärde hon sig även att tala med brittisk accent. Hon har även haft ledande roller i historiska draman som Den andra systern Boleyn och Goya's Ghosts med svenske Stellan Skarsgård. I maj 2008 var hon den yngsta medlemmen i Cannes filmfestival-jury.
Natalie Portman föddes i Jerusalem. Hennes far, Avner Hershlag, är israelisk läkare i gynekologiskobstetrik[4] och hennes mor Sheey är hemmafru[5] men har även fungerat som sin dotters agent.[6] Familjen flyttade till USA 1984, då Portman var tre år. De bodde först i Washington, D.C., men flyttade sedan till Connecticut, för att sedan permanent bosätta sig på Long Island i New York.
Portmans farfar föddes i Polen men flyttade till Palestina 1938,[7] båda hans föräldrar dog i Auschwitz.[8]
Som en engagerad djurrättsförespråkare och strikt vegetarian/vegan sedan åtta års ålder har hon bland annat designat ett eget märke av veganska skor (i samverkan med tillverkaren Té casan) och arbetade 2012 med den egna produktionen av en dokumentärfilm baserad på boken Äta djur av Jonathan Safran Foer[9]. 2002 utsågs hon till "Årets sexigaste vegetariankändis" av den internationella organisationen PETA.[10]