Nacque il 26 febbraio 1903 a Imperia.

Nel 1924 ottenne la laurea in ingegneria chimica al Politecnico di Milano e tre anni dopo ebbe la libera docenza. Nel 1923 fu nominato professore ordinario e direttore dell’Istituto di Chimica generale all’Università di Pavia, dove rimase fino al 1935. Dal 1935 al ‘37 fu professore ordinario e direttore al’Istituto di chimica-fisica all’Università di Roma e, dal 1937 al 1938, dell’Istituto di chimica industriale del Politecnico di Torino, per passare poi all’Istituto di Chimica industriale del Politecnico di Milano.

All’inizio della sua carriera, Natta si dedicò allo studio della struttura dei solidi mediante i raggi X e alla diffrazione di elettroni. Si occupò successivamente dello studio dei catalizzatori e, dal 1934, anche dello studio della struttura di alcuni alti polimeri organici. Attraverso i lavori di ricerca cinetica eseguiti sulla sintesi del metanolo, dell’idrogenazione selettiva di composti organici insaturi, dell’oxosintesi, riuscì a chiarire il meccanismo ditali reazioni e a migliorare la selettività dei catalizzatori.

Nel 1938 Natta iniziò lo studio della produzione di gomma sintetica in Italia; diede il suo contributo ai lavori di ricerca sul butadiene-i mediante un nuovo metodo di distillazione estrattiva. Nel 1938 intraprese inoltre lo studio della polimerizzazione delle olefine e la cine tica delle reazioni successive concorrenti, studi che nel 1953 estese alla polimerizzazione stereospecifica, scoprendo così nuove classi di polimeri con struttura stericamente ordinata, cioè polimeri isotattici, sindiotattici e disotattici e polimeri e copolimeri olefinici lineari non ramificati con struttura atattica (stericamente non ordinata).
Questi studi, sviluppati industrialmente nei laboratori della Montedison, hanno portato alla realizzazione di una famosa sostanza termoplastica: il polipropilene isot attico, da cui sono derivati il “meraklon” e il più noto “moplen”, prodotti per la prima volta nel mondo su scala industriale nel 1957, nello Stabilimento Montedison di Ferrara.

Dopo aver realizzato altre importanti scoperte, lo studioso perfezionò le sue ricerche per strade diverse, realizzando la sintesi di elastomeri completamente nuovi.
La sua attività scientifica e tecnica è documentata da oltre quattrocento pubblicazioni, di cui 250 circa nel campo dei polimeri stereoregolari e da un gran numero di brevetti in molti paesi.

La sua imponente opera di ricerca (e conseguenti realizzazioni) coronata da una gran serie di riconoscimenti Italiani ed esteri da parte di accademie, sodalizi scientifici, lauree honoris causa di parecchie università, culminò, nel 1963, col “Nobel” per la Chimica.
La stessa URSS gli decretò massime onorificenze al merito scientifico.

Natta ha lavorato senza sosta fino alla conclusione della sua laboriosa esistenza, avvenuta nel maggio del 1979, all’età di 76 anni.