والدین او نیکولای زاخارنکو و ماریا استپانووا از مهاجران روسی بودند که از سال‌های کودکی دور از زادگاه خود بزرگ شده بودند. او بازیگری را از سال ۱۹۴۳ با فیلم «سرزمین شاد» (اروینگ پیچل) آغاز کرد و به عنوان بازیگر نوجوان در فیلم‌هایی «مانند معجزه در خیابان ۳۴ام» (جورج سیتون-۱۹۴۷) درخشید. وود در سال ۱۹۵۷ با رابرت واگنر ازدواج کرد و در ۱۹۶۲ از او جدا شد. آن دو ده سال بعد در سال ۱۹۷۲ دوباره با هم ازدواج کردند.

جسد ناتالی وود در نوامبر سال ۱۹۸۱، در چند صد متری ویلایی شخصی اش در کنار قایق تفریحی او پیدا شد پلیس علت مرگ ناتالی را غرق شدن بر اثر حادثه اعلام کرد اما با توجه به نزاع او با همسرش، ساعتی پیش از مرگ و کبودی های نمایان بر روی بدن ناتالی، گمانه زنی ها در این باره هیچگاه پایان نیافت.