I 2003 ble Portman uteksaminert fra Harvard University med en bachelor of arts-grad i psykologi. «Jeg bryr meg ikke om [utdanningen] ødelegger karrièren min,» sa hun til . «Jeg vil heller være smart enn filmstjerne.» Hun fikk godt skussmål fra tiden på Harvard og blir omtalt som en begavet og hardt arbeidende student. På Harvard var Portman forskningsassistent for Alan Dershowitz som er en kjent amerikansk jurist. I denne perioden bodde hun på Lowell House, et studenthjem på Harvard.. Til studentavisen bidro hun med et innlegg som svarte på en artikkel som var kritisk til israelske handlinger mot palestinerne.