Natalie Wood, pe numele ei adevarat Natalia Zacharenko, s-a nascut la 20 iulie 1938 in San Francisco. Parintii ei, Maria Stepanova si Nikolai Zacharenko, erau emigranti rusi. La varsta de 4 ani, Natalia s-a mutat cu familia in Los Angeles cu scopul de a urma o cariera in cinematografie. Ca orice parinte al unui actor-copil, mama sa ii controla indeaproape cariera si viata personala. Tatal sau a fost descris de biografi ca fiind alcoolic. La sugestia studiourilor numele Nataliei a fost schimbat in Natalie Wood pe perioada cand lucra pentru Warner Bros.
La varsta de 7 ani a jucat rolul unei orfane germane in filmul Tomorrow Is Forever, alaturi de Orson Welles si Claudette Colbert. Welles a spus mai tarziu ca Natalie era o adevarata profesionista "atat de buna, incat era infricosatoare". Rolul ei din clasicul Miracle on 34th Street, in anul 1947, a propulsat-o in randul copiilor-star de la Hollywood.
Wood a facut cu succes trecerea de la copil vedeta la star adolescent la varsta de 16 ani cand a jucat in filmul de debut al lui Nicholas Ray "Rebel Without a Cause", in care a jucat alaturi de James Dean. Pentru performanta ei din acest film a primit o nominalizare la Oscar pentru "Cea mai bun actrita in rol secundar". Filmul este considerat astazi un clasic.
In anul 1961 a jucat alaturi de Warren Beatty in filmul Splendor in the Grass, in regia lui Elia Kazan. Pentru rolul din acest film a primit nominalizari la Oscar, Globurile de Aur si BAFTA.
In acelasi an a jucat rolul Mariei in musicalul West Side Story, care a avut mari incasari si a fost primit pozitiv de catre critici.
A murit inecata, la varsta de 43 de ani si este inmormantata la Westwood Village Memorial Park Cemetery.
Actrița a fost recompensată cu o stea pentru filmele sale, amplasată în partea de sud, aria 7000, pe Bulevardul Walk of Fame din Hollywood.
Natalie Wood (a avut o soră mai tânără, Lana Wood, născută în 1946, care a ajuns actriță) a fost căsătorită întâi cu actorul Robert Wagner, din 1957 până în 1962, apoi cu producătorul englez Richard Gregson, din 1969 până în 1971 când au divorțat; au avut un copil, Natasha, născută în 1970, care a devenit actriță. Apoi s-a recăsătorit cu Robert Wagner, din 1978 până în 1981; au avut o fiică, Courtney Brooke Wagner, născută în 1974.
