「我一直在避免扮演犹太人。我每个月都收到起码20份关于大屠杀故事的剧本，但我讨厌大屠杀电影这种类型，」娜塔莉·波特曼曾说。
但在1997年，当她接受在百老汇舞台版的《安妮日记》（The diary of Anne Frank）中扮演女主角安妮·弗兰克时又说过：「我们饱经磨难——不是说我本人——但是有太多人付出巨大牺牲，我今天才能活在这世界上，我们的人民如此地奋力拼搏，所以我有一种责任感。」
娜塔莉·波特曼饰演安妮·弗兰克
作为一名出生于耶路撒冷的犹太人，尽管不愿在银幕上以犹太人的面目出现，但娜塔莉·波特曼拥有非常忠诚的民族认同感。
娜塔莉的父系祖先来自东欧政治活跃的犹太人家族，祖祖辈辈都投身于狂热地犹太复国梦想，她的叔祖阿列克·赫希拉格（Alec Hershlag）是波兰圣地联盟的重要成员，此外包括曾祖在内的许多直系亲属都活跃在犹太人社区的政治舞台上。
上世纪30年代，欧洲反犹浪潮高涨，仇视犹太人的希特勒上台执政，所有的犹太人都面临着何去何从的抉择，赫希拉格家族决定留在波兰，并且不放弃为犹太人在巴勒斯坦建国而努力。后来家族中的许多人被纳粹投入集中营，娜塔莉的曾祖父就惨死在奥斯维辛。
娜塔莉·波特曼和父亲艾弗纳·赫希拉格
战后，赫希拉格家族中娜塔莉的父亲这一支迁往新成立的以色列国定居。1950年，娜塔莉的父亲艾弗纳·赫希拉格（Avner Hershlag）出世。
70年代末，医学学生艾弗纳到美国访问，在在俄亥俄州立大学的犹太人学生中心认识了美国姑娘雪莉·史蒂文斯（Shelley Stevens）——来自奥地利和俄罗斯的犹太移民后裔。
艾弗纳结束交流后回国，但千山万水阻隔不断他和雪莉的鸿雁往来，两人坠入爱河。后来雪莉来到以色列和艾弗纳结婚，于1981年6月8日在耶路撒冷诞下娜塔莉·赫希拉格。对于父母双方都是犹太人来说，女儿出生在圣城意义重大。
1984年，娜塔莉3岁，因为艾弗纳希望继续在医学一途上深造，和雪莉带女儿返回了美国。全家一开始住在首都华盛顿，娜塔莉入读一家犹太人学校，在她7岁那年全家搬到康涅狄格州，9岁搬到纽约长岛。入读索赛特高中。娜塔莉后来说：「我很爱美国，不过我的心在耶路撒冷。我觉得那是我的家。」
娜塔莉上小学的时候，老师问班上所有的学生，你们的父亲是做什么工作的？娜塔莉不知该怎么描述父亲的工作，结结巴巴地说我爸爸是帮助妇女怀孕。学校领导闻听震怒，把娜塔莉的妈妈叫去，希望调查他们的家庭背景，结果雪莉的回答让人哭笑不得，原来娜塔莉爸爸的专业是研究不孕不育的妇产科医生！
娜塔莉是家里的独生女儿，和父母关系亲近，尽管从小学习希伯来语，也念的是犹太人小学，但家中宗教氛围却并不浓厚。父亲着力培养她对数学和科学的兴趣，身为艺术家的母亲则注重从小发展她的文艺天分。
娜塔莉4岁开始学习跳舞，之后不时在本地的剧团表演。10岁时，露华浓化妆品公司的经纪人看上了她，希望她出任该公司化妆品的模特。但娜塔莉和爸妈拒绝了这个邀请。
因为娜塔莉希望能展示自己的性格和思想，作为服装模特，摄影师只会叫你站着不动，保持微笑，成为一堆没有生命力的肉体，而且模特的工作经常是匿名的，名字被强迫和某种产品联系在一起。
那不是她想要的，她希望自己能全面地展示自己的外表和内心，让观众笑或者哭。娜塔莉后来说：「我和其他小孩不同，我更有野心，我知道自己喜欢什么需要什么，我努力工作。我是个很严肃的小孩。」
当娜塔莉·赫希拉格打算向演艺界发展的时候，她的父母在娜塔莉是否需要一个艺名上有所犹豫，赫希拉格是个令他们骄傲的姓氏，但用艺名可以避开成名后对私生活的打扰。而且赫希拉格不太适合娱乐圈的宣传，种族色彩太明显，而且读起来磕磕绊绊。
最好是像秀兰·邓波儿（Shirley Temple）和伊丽莎白·泰勒（Elizabeth Taylor）一样朗朗上口。本来的名字娜塔莉倒是不错，出演《无因的反叛》（Rebel Without a Cause）的娜塔莉·伍德（Natalie Wood）也是这个名字，但用什么姓呢？最后全家决定选择外婆的娘家姓波特曼作为艺名的姓，于是「娜塔莉·波特曼」诞生了。
娜塔莉·伍德
90年代美国有三个童星，劳拉·邦迪（Laura Bundy）、「小甜甜」布兰妮·斯皮尔斯（Britney Spears）和娜塔莉·波特曼，三个人都出生于1981年，生日只相差几个月，而且三人的出道都和一部戏有关。
这出舞台剧叫做《无情》（Ruthless!），是根据50年代一部著名的邪恶女孩电影《坏种》（The Bad Seed）改编。一开始饰演女主角蒂娜的是劳拉·邦迪，斯皮尔斯担任邦迪的候补。后来邦迪离开，斯皮尔斯获得了蒂娜的角色，波特曼成为她的候补。
斯皮尔斯和波特曼两人差别很大，尽管看上去都是清甜可人、活力四射。但斯皮尔斯轻佻，波特曼严肃。斯皮尔斯经常喜欢在台上背对观众，然后朝波特曼做鬼脸。
她急不可待地展示自己还处在萌芽状态的性感，而波特曼却拥有一张成人的面孔。在演出季接近尾声时，斯皮尔斯也告别了这出戏，本来轮到波特曼升为主角，但制作人决定停演，波特曼失去了挑大梁的机会。
刚好就在波特曼出生的那年，22岁的法国导演吕克·贝松（Luc Besson）正在制作自己的处女作，一部名叫L’avant dernier的科幻短片，由他后来的老搭档让·雷诺（Jean Reno）主演。
1993年，贝松开拍根据前作《妮基塔》（Nikita）发展而出的故事《这个杀手不太冷》（Leon: The Professional）。
波特曼的经纪公司介绍她参加了试镜。一开始法国制片方嫌她年纪太小，波特曼以为没希望，但不久又接到了回去重试的电话，结果一步步通过，进入最后的流程，当着贝松的面演了玛蒂尔达发现父母遇害的戏。贝松看完说了声「回见」，波特曼就知道自己得到了角色。
《这个杀手不太冷》（1994）
但她的父母按照一贯的要求先读了剧本，被大量的暴力血腥，及玛蒂尔达需要裸体出镜，还和莱昂躺一张床上的描述吓坏了。娜塔莉的爸妈一直反对女儿拍裸戏，这个戏接不接呢？全家陷入了犹豫。
他们向贝松提出要求删掉裸体镜头和玛蒂尔达煽动暴力复仇的戏，没想到贝松居然同意了，于是波特曼放心出演了这部终令她一夜成名的处女作。
初出茅庐的波特曼接下来好运连连，陆续参演了《盗火线》（Heat）、《人人都说我爱你》（Everyone Says I Love You）及《火星人玩转地球》（Mars Attacks!）等知名导演的重头戏，尽管角色不大，但合作的都是好莱坞最顶级的演员，这对波特曼的名声和演技的提高都有不可估量的作用。
《盗火线》（1995）
特别是和伍迪·艾伦（Woody Allen）合作，出演歌舞片《人人都说我爱你》，是波特曼全家梦寐以求的事，因为伍迪·艾伦是犹太人的大英雄。伍迪·艾伦拍戏不给演员看剧本，实际上根本没有成型的剧本，他只在现场给演员简短的提示，告诉演员这场戏的情景。
波特曼去面试的时候艾伦就问了三个问题：「你家住在哪？」「长岛。」「你今年多大了？」「15岁。」「秋天的时候有空吗？」「有……学习准我请假。」「好，那保持联系。」
对波特曼来说这也许是最「难」的试镜了，因为没人让她读剧本。也没人叫她唱歌跳舞，但居然就被录用了。
1996年，15岁的波特曼扮演了影片《美丽佳人》（Beautiful Girls）中的一个主要角色。
《美丽佳人》（1996）
同时，她本有机会出演由巴兹·鲁赫曼（Baz Luhrmann）执导的新版《罗密欧与朱丽叶》（Romeo + Juliet），与当红小生莱昂纳多·迪卡普里奥（Leonardo DiCaprio）合作，但二十世纪福克斯公司的制片人觉得她年龄偏小，和迪卡普里奥演起吻戏让人觉得迪卡普里奥在性骚扰，很不协调，所以放弃了波特曼。
波特曼高中即将毕业时获得和华裔导演王颖合作《芳心天涯》（Anywhere But Here）的机会，在片中出演「女儿」一角。波特曼父母照例看过剧本后，强烈反对影片中的床戏和女儿失贞的情节，几乎决定退出这个项目。
片中饰演「母亲」的苏珊·萨兰登（Susan Sarandon）坚持说，如果这部戏没有娜塔莉，就没有苏珊。导演王颖尽管觉得波特曼的父母对女儿保护太过，但也表示理解他们的心情，要求编剧修改剧本，去掉了那些令波特曼一家不快的情节。
《芳心天涯》（2000）
这样波特曼才接受，这个角色为她带来金球奖最佳女配角提名，这也是她获得的第一个重要表演奖项提名，尽管最后输给了《移魂女郎》（Girl, Interrupted）里的安吉丽娜·茱莉（Angelina Jolie）。
尽管波特曼陆续接演多部反响不错的影片，其中不乏和知名导演合作，但真正令她的知名度在全世界达到新高度的是《星球大战前传》三部曲。1995年，当时的波特曼年仅14岁，「星战之父」乔治·卢卡斯（George Lucas）看了她第一部戏，就决定把她签下来。
《星球大战前传1》（1999）
这当然是个冒险的决定，谁也不知道她将来能否成才，好莱坞中途坠落的童星数不胜数，但卢卡斯就是认准了她的潜力，觉得她一定会成长到他需要的那个角色状态。
卢卡斯的解释是波特曼内心很强大，是个有智慧的女孩，影片中的公主只有14岁，却被推举出来治理一个星球，她的气质必须让人信服。
反倒是波特曼在签约前犹豫了，她没看过《星球大战》，补习之后才知道这个系列在电影史上的意义。但即将进入大学的波特曼也未想好是否将电影作为终身的职业，所以她希望拍摄尽量集中在暑假，不耽搁学业，卢卡斯同意了。
前传第一集拍摄于1997年，那时她16岁；第二集是1999年，她18岁；最后一集2002年拍，她21岁。全球的电影观众就一步步地看着波特曼从青涩少女成长为好莱坞的新一代年轻女星。
《星球大战前传1》（2002）
拍摄前传系列时，卢卡斯要求她用不属于任何地方的口音说话，于是她回家反复观摩劳伦·白考尔（Lauren Bacall）、凯瑟琳·赫本（Katharine Hepburn）和奥黛丽·赫本（Audrey Hepburn）的老电影，模仿古典时代明星的女王派头，揣摩如何在阴柔中展现雄辩气势。
但对波特曼来说，18岁这年最大的事，并不是参加了星球大战系列，而是她被录取成为哈佛大学心理学系的本科生。因为知识分子家庭背景的关系，波特曼从小受到良好的教育，她高中时学习勤奋，不仅理科优异，还修过日语和法语。为了参加高中期末考试，连万众瞩目的星战前传1的首映式都没参加。
