《这个杀手不太冷》中的萝莉饰演者娜塔莉·波特曼（Natalie Portman），于1981年6月9日出生在以色列耶路撒冷的犹太人家庭，她的父亲是以色列医师，母亲是美国籍家庭主妇，同时也是她的经纪人。在她蹒跚学步的时候，波特曼的父母移民到了美国。他们最初住在华盛顿特区，后来定居在纽约长岛，娜塔莉在那里上的西奥塞特高中。在当地的一家披萨店，一位露华浓化妆品的代表发现了波特曼，并鼓励这位11岁的小女孩开启模特生涯。然而，波特曼觉得当模特很平常，于是决定把她的精力放在表演上。
不久之后，波特曼开始与Usdan戏剧艺术营合作，在那里她出演了许多当地的作品。1994年，波特曼首次在吕克·贝松的电影《这个杀手不太冷》中饰演玛蒂尔达，该片讲述了一名职业杀手莱昂无意间搭救了一个全家被杀害的小女孩玛蒂尔达，他和小女孩互生情愫，最后他为了救玛蒂尔达而身亡的故事，这个故事在当时引起了评论家和观众的注意。第二年，她凭借在《盗火线》(1995)中饰演阿尔·帕西诺陷入困境的女儿这一短暂而迷人的表演而声名鹊起。
在她随后的电影中，波特曼与众多好莱坞一线演员和导演共事。1996年，波特曼在泰德·戴米的暖心电影《爱情尤物》中扮演了一个青春期少女，她以迷人的表演而闻名世界。波特曼的对手戏的演员阵容同样出名，包括马特·狄龙、蒂莫西·赫顿、乌玛·瑟曼和劳伦·霍利等一线演员。同年晚些时候，她在伍迪·艾伦的音乐剧《人人都说我爱你》中出演了轻松活泼的少女角色。之后她参演了蒂姆·伯顿的科幻喜剧《火星人玩转地球》，给大家带来欢乐。
波特曼曾经拒绝了洛丽塔这个备受争议的角色，便离开大银幕转战戏剧圈。1997年，她花了一年的时间在百老汇出演《安妮日记》。该剧获得了巨大的成功，波特曼被认为对安妮·弗兰克的角色进行了全新的诠释。之后，她进入哈佛大学心理学学习，并于2003年6月以优异的成绩毕业。1999年，在《星球大战1》中饰演阿米达拉女王的波特曼重返影坛，并凭借阿米达拉女王的角色而获得国际认可。波特曼在《星球大战2:克隆人的进攻》(2002)和《星球大战3:西斯的复仇》(2005)中都有出演。
2000年，波特曼在《芳心何处》(2000)中扮演来自田纳西州的未成年怀孕少女诺瓦莉·纳什，她跟男友私奔加州，途中发现自己在俄克拉荷马州的一家沃尔玛超市被男友抛弃。之后历经困苦，自己在外奋斗，结识朋友，收获亲情与爱情。并与图书管理员佛尼产生了一段真挚而又坎坷的恋情。2004年，波特曼在迈克•尼科尔斯执导的《偷心》中获得了金球奖。2006年，波特曼在反乌托邦奇幻电影《V字仇杀队》中饰演与神秘怪人V纠缠不清的艾薇·哈蒙德，该角色获得了评论界的好评，她凭借该片获得第33届土星奖最佳女主角。2008年，她与斯嘉丽·约翰逊一起出演了历史剧《另一个波琳家的女孩》，在片中饰演想成为英国女王的安妮·波琳。
波特曼的下一个重要角色出现在2010年，她在达伦·阿罗诺夫斯基的《黑天鹅》中扮演了一个痴迷于自己艺术的芭蕾舞演员。据报道，波特曼为了这部电影减掉了20磅，并接受了严格的舞蹈训练，取得了巨大的成功。她凭借此片获得了金球奖和奥斯卡最佳女主角奖。之后，波特曼在2011年的《雷神》和2013年的《雷神2:黑暗世界》中担任女主角，饰演雷神的恋人天文学家简·福斯特。
2017年，娜塔莉·波特曼在电影《第一夫人的秘密》中饰演美国前“第一夫人”杰奎琳·肯尼迪，故事聚焦杰奎琳人生的四个日夜——从丈夫约翰·肯尼迪总统遇刺到葬礼这段时间发生的故事。波特曼凭借这一角色一举拿下了金球奖和奥斯卡最佳女主角奖。2018年4月，波特曼主演的科幻惊悚电影《湮灭》上映，在片中饰演约翰霍普金斯大学的教授莉娜 。2020年，她出演由塔伊加·维迪提执导的科幻动作电影《雷神4：爱与雷霆》 ，并在片中扮演女雷神简·福斯特。
2009年，波特曼在拍摄《黑天鹅》时与芭蕾舞演员本杰明·米派德(Benjamin Millepied)相识。2010年，这对夫妇宣布订婚，2011年6月14日，波特曼生下了他们的第一个孩子，阿列夫·波特曼·米派德。波特曼和米派德于2012年8月结婚。2017年2月22日，波特曼生下了他们的第二个孩子，女儿阿玛莉亚。2015年，娜塔莉·波特曼在福布斯公布的全球最高薪女星排行榜中，排名第18位。