En 2003, inmersa en la finalización de sus estudios superiores de psicología, participa en Cold Mountain de Anthony Minghella con un pequeño papel de mujer abandonada con un hijo pequeño.

Pero tenía que llegar 2004 para que Portman lanzase su carrera definitivamente hacia papeles más serios y adultos. En el verano llegó Algo en común, un inesperado éxito de público y crítica en Estados Unidos, con la que demostró que podía participar en películas independientes.

Aunque tendría que esperar a finales de año, con el estreno de Closer de Mike Nichols, para su confirmación como estrella y gran actriz. Gracias a esta película consigue un Globo de Oro a la Mejor Actriz Secundaria por su papel de Alice. No sería esta la última buena noticia, ya que también fue nominada a los Oscars por este mismo papel en la categoría de Actriz Secundaria, aunque esta vez no se llevaría la estatuilla.

En 2005 estrena la independiente Free Zone de Amos Gitai y la superproducción V de Vendetta de James McTeigue (para la que se rapó totalmente la cabeza).

En 2006 graba en España, Los fantasmas de Goya de Milos Forman junto a Javier Bardem, interpretando a la musa del genial pintor Goya. Los escenarios son variados, destacando los exteriores rodados en el Parque «El Retiro» de Madrid así como en el Palacio del infante Don Luis de Boadilla del Monte.

La actriz ha estado varias veces en España, rodó una escena en la Plaza de España (Sevilla) en Star Wars Episodio II: El Ataque de los Clones, y recientemente para rodar Los fantasmas de Goya ha estado en Madrid y Segovia