Ещё будучи ребёнком, Натали проводила все свои недолгие каникулы в театральном лагере. В 10 лет она проходила кастинг к спектаклю на роль девочки, которая собиралась совершить убийство ради роли в школьной постановке. Однако выбрана Натали была на роль дублёра Лауры Белл Банди.

Однажды в пиццерии к одиннадцатилетней Портман подошёл агент фирмы «Revlon», который предложил ей попробоваться в качестве модели. Натали отказалась от модельной карьеры, поскольку желала сконцентрироваться на актёрской деятельности. Представитель фирмы переадресовал маленькую Натали в актёрское агентство, где и было положено начало блистательной карьеры Портман. Именно там она удачно проходит кастинг сильно нашумевшего впоследствии фильма «Леон», и получает роль Матильды.

В одном из своих интервью Портман признаётся: «Я всегда отличалась от окружающих меня детей. У остальных не хватало амбиций, они не знали, что им нравится, и чего они хотят. А я знала. И благодаря этому, я всегда старательно работала. Я была серьёзным и целеустремлённым ребенком».

В 1994 была сыграна первая главная роль - девочка Матильда, которая дружила с Леоном – наёмным убийцей. Плечом к плечу с Жаном Рено, Натали Хершлаг завоёвывает славу и популярность своему первому большому кино. И уже после этого, она решает сменить фамилию, взяв псевдоним «Портман», однако в режиссерской версии фильма «Леон» в титрах она всё ещё упоминается как Натали Хершлаг.

Натали Портам снялась в короткометражном кинофильме Developing, сыграв роль дочери больной раком женщины.