Ia lahir di Imperia, Italia pada tanggal 26 Februari 1903. Ia lulus di bidang teknik kimia di Politecnico di Milano pada tahun 1924. Pada tahun 1927 ia lulus ujian untuk menjadi profesor di sana. pada tahun 1933 ia menjadi profesor dan direktur Institut Kimia Umum di Universitas Pavia, di mana ia tetap di sana hingga tahun 1935. Pada tahun itu juga ia diangkat sebagai profesor dalam kimia fisika di Universitas Roma. Antara tahun 1936-1938 ia pindah sebagai profesor dan direktur Institut Kimia Industri di Politecnico di Torino. Pada tahun 1938 ia menjadi KaBag Teknik Kimia di Politeknik Milano, dengan perilaku yang agak dikecam, ketika pendahulunya Mario Giacomo Levi dipaksa mundur sebagai akibat dari hukum rasialisme terhadap Yahudi yang diperkenalkan oleh rezim fasis di Italia.
Ia didiagnosis menderita penyakit Parkinson pada tahun 1956. Keadaannya menjadi agak parah pada tahun 1963, sehingga puteranya harus membantunya di Stockholm selama upacara penganugerahan Nobel dan seorang mitra harus memberi kuliah.
Prof. Natta meninggal pada tahun 1979 dan dikebumikan di pemakaman Bergamo.