Natalie Wood, 20 Temmuz 1938 tarihinde Rus göçmeni bir ailenin üç kızından ortancası olarak San Fransisko'da doğmuştur. Babası Nikolai Stepanoviç Zakharenko ve annesi Maria Stepanovna'dır. Natalie Wood'un gerçek adı Natalia Nikolaevna Zakharenko'dur.
Natalie Wood'un hayatını yönlendiren kişi annesiydi. Annesinin hayattaki tek amacı kızını bir yıldız yapmaktı. Bunun için her türlü fedakârlığa hazırdı; kızı da hazır olmalıydı. Natalie henüz altı yaşında küçük bir çocukken annesi onu bir sinema filminin deneme çekimlerinin yapıldığı stüdyoya sürükledi. Natalie'nin yönetmenin komutu üzerine ağlaması gerekiyordu. Ama Natalie bunu yapamayacağını düşünüyordu. Yıllar sonra Natalie oyuncu Robert Redford'a o gün yaşadıklarını şöyle anlatacaktı: "Yönetmen ağlamam gerektiğini söyleyince, anneme dönüp bunu asla başaramayacağımı söyledim. Annem beni kenara çekti. Yanında getirdiği bir kavanozdan bir kelebek çıkardı ve gözlerimin önünde kelebeğin kanatlarını kopardı. "
Ağlamaya başladım. Annem yönetmene 'tamam şimdi hazır işte' diye seslendi. Ben de rolü aldım." Natalia Nikolaevna Zakharenko olan ismi de "Natalie Wood" olarak değiştirildi.

Natalie Wood, önce çocuk yıldız olarak ünlendi (Miracle On 34th Street / 34. Cadde'de Mucize 1947). Rebel Without A Cause / Asi Gençlik'te 1955 yılında James Dean'le birlikte oynadığında ise artık tüm dünyanın tanıdığı genç bir kızdı. Genç bir kadın olarak da 1961 yılında West Side Story / Batı Yakası'nın Hikâyesi'nde rol aldı.

1953 senesinde 15 yaşındayken kendisinden 23 yaş büyük olan Frank Sinatra ile ilişkiye girdi. Aynı yıl içerisinde Natalie, adını sır olarak sakladığı bir Hollywood yıldızı tarafından tecavüze uğradı. 16 yaşına geldiğinde, Asi Gençlik filminin 43 yaşındaki yönetmeni Nicholas Ray ile ilişkisi oldu; bir yıl bile geçemeden yine Asi Gençlik filminin oyuncularından Raymond Burr ile bir birliktelik yaşadı. Asi Gençlik filminde başrolü paylaştığı James Dean'le yaşadığı aşk, onu derinden etkiledi. Warren Beatty, Denis Hopper ve Steve McQueen gibi önemli oyuncular genç yıldızın yaşamında yer eden aşklardandı. Sonra Robert Wagner'e âşık oldu. Wood-Wagner çifti hiç vakit kaybetmeden evlendi. Böylece Natalie 19 yaşında annesinin mutlak hakimiyetindeki evden çıktı. Daha sonra İngiliz yapımcı Richard Gregson ile dünya evine girdi. Ancak bu evlilikte de aradığı mutluluğu bulamadı; ikinci eşinden de boşandı. Büyük aşkı Robert Wagner'e geri döndü. Onunla yeniden evlendi ve ölüm onu Robert'ten ayırana kadar onunla birlikte yaşadı.

Robert Wagner'la evliyken, 29 Kasım 1981 tarihinde 43 yaşındayken eşinin yatından denize düşme sonucunda boğularak öldü. Natalie Wood, ölesiye korktuğu dalgalara yenik düştü. Olay gecesi gerçekten ne olduğunu kimse bilmediği için Rus güzelinin ölümü bir sır olarak kaldı. Natalie Wood'un trajedilerle dolu yaşamının trajik sonu olmasına rağmen Hollywood yıldızı her zaman en güzel ve en başarılı oyuncular arasında anılıyor.

Evlilikleri :
1.evliliği : sinema oyuncusu Robert Wagner ile evlendi(1957–1962)
2.evliliği : İngiliz yapımcı Richard Gregson ile 30 mayıs 1969 tarihinde evlendi. Nisan 1972'de boşandılar. Bu evliliğinden Natasha Gregson (d. 1970) adında bir kızı var.
3.evliliği : Robert Wagner ; 16 Temmuz 1972 tarihinde evlendi, 29 Kasım 1981 tarihindeki ölümüne kadar. Bu evliliğinden Courtney Wagner (d. 1974)adında bir kızı var.
Filmleri :
1983 - Brainstorm
1980 - Willie & Phil
1979 - Meteor
1975 - Peeper
1973 - The Affair
1972 - The Candidate (I)
1969 - Bob & Carol & Ted & Alice
1969 - Garip çiftler !
1966 - This Property ıs Condemned
1966 - Lanetli Kasaba (ı)
1966 - Sevimli Hırsız (ıı)
1966 - Penelope(!)
1965 - The Great Race
1965 - Inside Daisy Clover
1964 - Seks Ve Genç Kız
1963 - Love With The Proper Stranger
1962 - Gypsy (I)
1961 - Batı Yakası Hikayesi
1961 - Aşk Bahçesi
1960 - All The Fine Young Cannibals
1960 - Cash Mccall
1958 - Krallar Önde Gider
1958 - Marjorie Morningstar
1957 - Bombardıman Uçağı B-52
1956 - Çöl Aslanı
1956 - The Girl He Left Behind
1956 - The Girl He Left Behind(ı)
1956 - A Cry In The Night
1956 - The Burning Hills
1955 - Asi Gençlik
1955 - One Desire
1952 - The Star (ı)
1951 - The Blue Veil
1951 - Dear Brat
1950 - The Jackpot
1950 - Our Very Own (ı)
1950 - No Sad Songs For Me
1949 - Father Was A Fullback
1949 - Chicken Every Sunday
1948 - Scudda Hoo! Scudda Hay!
1947 - The Ghost And Mrs. Muir
1947 - Miracle On 34th Street
1947 - Driftwood(ıı)
1947 - 34. Caddedeki Mucize
1946 - The Bride Wore Boots
1946 - Tomorrow Is Forever
1944 - The Green Promise
1943 - Happy Land