1981年，波特曼出生于以色列耶路撒冷，她的原名叫娜塔莉·赫许勒。1984年，三岁的波特曼和家人一起搬到美国，她的父亲在当地接受医疗训练。波特曼自4岁起开始学习舞蹈，并在当地舞团里表演，这段经历让她在之后主演《黑天鹅》中的芭蕾舞演员变得轻松。1991年，十岁的波特曼拒绝了做儿童模特的邀请，全心投入表演。
