Narodila sa 9. júna 1981 v Jeruzaleme, jej celé meno je Neta-Lee Hershlag.
Od svojich 8. rokov bola vegetariánkou, v roku 2009 sa stala vegánkou.
Objavili ju, keď mala 9 rokov. Odmietla ponuku byť modelkou a zamerala sa radšej na herectvo.
Bola členkou enviromentálnej tanečnej a speváckej skupiny The World Patrol Kids.
Pôvodne ju odmietli do úlohy Mathildy vo filme Leon, pretože bola primladá.
Nezúčastnila sa na premiére Hviezdne vojny: Epizóda I – Skrytá hrozba, pretože sa musela učiť na záverečné stredoškolské skúšky.
Odmietla úlohu v Zaklínačovi koní, aby mohla hrať v Denníku Anny Frankovej na Brodwayi. Nahradila ju Scarlett Johansson.
V roku 2003 absolvovala Harvard College s vyznamenaním. Študovala psychológiu.
Je takmer géniom, má IQ 140.
Uchádzala sa o rolu Júlie v Luhrmannovom filme Rómeo a Júlia, tvorcovia si však mysleli, že je primladá na to, aby hrala po boku Leonarda Dicapria. Je pritom len o dva roky mladšia ako herečka Claire Danes, ktorá úlohu nakoniec dostala.
Hovorí po hebrejsky, anglicky, francúzsky, nemecky, japonsky a španielsky.
Kapela Team Sleep má skladbu zvanú Natalie Portman.
Hrala v niekoľkých videoklipoch, napríklad v Dance Tonight Paula McCartneyho.
Je blízkou priateľkou s Jakeom Gyllenhaalom, Milou Kunis a Bryceom Dallasom Howardom.