Début 2008, elle partage l'affiche du drame historique "Deux Sœurs pour un roi" avec Scarlett Johansson. Elle y joue Anne Boleyn. Natalie Portman est le plus jeune membre du jury du de Cannes en , dont Sean Penn est le président. Elle fait ses débuts en tant que réalisatrice avec un premier court-métrage, "Eve", présenté à la , où il est plutôt bien accueilli.