Née en Russie le 22 novembre 1984, la petite Natasha vécut ses premières années dans la joie et l'amour. La vie s'annonçait belle pour cette petite fille issue de l'ancienne famille impériale. Tout aurait pu être heureux, facile. Natasha aurait pu rester entourée d'une famille aimante, suivre de brillantes études et ainsi s'élever dans les domaines de la haute société Russe. Mais c'était sans compter sur la tragédie qui s'acharna sur elle et sa famille. Lors d'une soirée paisible dans l'immeuble où elle se trouvait avec ses géniteurs, un incendie, dont on ignore toujours la cause aujourd'hui se déclara sans prévenir. Ses parents se retrouvèrent rapidement piégés par les flammes. Par «chance», un soldat russe du nom d'Ivan Petrovich, venu à la recherche de sa sœur, trouva la petite perdue et en pleurs et parvint à la sauver du brasier. Ne voulant pas la laisser pour orpheline, il décida de l'adopter.
Le cœur de la petite fille trouva une source de réconfort chez Ivan. Le soldat l'éleva comme sa propre fille, et elle finit par oublier presque entièrement la douleur que causait la perte de ses parents biologiques.
Vivant sous le toit de son nouveau tuteur, Natasha eut droit à une enfance presque normale. Elle développa certaines aptitudes dans les sports de combats, qui impressionnèrent réellement Ivan, chaque jour un peu plus émerveillé par les talents dont sa fille adoptive faisait preuve. L'adolescente était en plus de cela une élève brillante. Inscrite à des cours de danse classique, faisant preuve de son immense grâce et de son agilité, Natasha excellait dans cette voie.
Finalement elle décida de passer quelques mois auprès d'un maître dans l'art de l'espionnage et des sports de combat, le dénommé Taras Romanov. Elle rencontra par la même occasion Logan, qui lui apprit le combat au corps-à-corps. Grâce à lui elle apprit à combattre et mettre hors d'état de nuire un individu de taille bien plus imposante que la sienne. Taras quant à lui était dur, ne laissait jamais Natasha se reposer, mais il lui enseigna énormément. Il lui fit apprendre et travailler chaque point faible que l'espèce humaine pouvait présenter physiquement et moralement. (Car oui, Natasha tient en grande partie son pouvoir de manipulatrice psychologique de cet homme.) Ce n'est que lorsqu'elle se rendit compte que Taras Romanov la voyait plus comme une propriété susceptible de travailler pour lui que comme une personne, que Natasha songea à retourner chez elle. Mais les choses se gâtèrent lorsque son mentor lui ordonna d'exécuter Logan. Mais ce fut Logan qui mit fin aux jours de Romanov, laissant partir Natasha.
Revenue à sa vie d'avant, la jeune femme commença à mettre ses compétences en espionnage au service que quelques organisations secrètes. C'est à cette époque que la jeune adulte rencontra le pilote soviétique Alexi Shostakov. Leur amour naissant se conclut en un mariage qui, bien qu'heureux, ne dura pas longtemps.
Le couple fut recruté par le KGB, et furent envoyés sur des missions séparées. Aussi efficaces l'un que l'autre, chacun dans son domaine, les deux jeunes gens se débrouillèrent plutôt bien, jusqu'à ce que l'organisation secrète ne programme la prétendue mort d'Alexi, faisant croire à Natasha que celui-ci avait été pris d'assaut par des terroristes. Brisée par cette "perte" tragique, la jeune femme décida de continuer ses missions, multipliant les espionnages et les assassinats, comme celui d'Anton Vanko, accusé de désertion. Son statut de veuve et son efficacité impitoyable lui valurent le nom de code « Black Widow ».
Le physique et le mental de la Veuve Noire, notamment sa vitesse, son agilité, ses réflexes, son endurance, et sa mémoire ont été augmentées à un niveau supérieur à la normale, grâce à des techniques secrètes utilisées par le KGB.
Envoyée aux quatre coins du monde pour différentes missions, Natasha avait le plus souvent la tâche d'infiltrer les plus grandes entreprises américaines. Mais ce genre de tâche commençant fortement à manquer d'intérêt personnel, l'espionne songea à rester aux États-Unis définitivement. Black Widow fut donc à son tour accusée de désertion, et plusieurs agents russes furent amendés pour l'éliminer. La russe ne savait pas que du côté américain, un agent du S.H.I.E.L.D nommé Clint Barton était lui aussi chargé de la tuer. Seulement les soviétiques avaient été plus rapides. Prise au piège, Natasha se retrouva gravement blessée par les balles russes. Au lieu de simplement la laisser mourir ou même de l'achever, Barton, contre toute attente, amena la jeune femme à l'hôpital. Une fois remise, les deux jeunes gens développèrent des liens amicaux. Clint ne put se résoudre à éliminer Natasha, et lui proposa finalement de rejoindre le S.H.I.EL.D. Mais les russes ne voyaient cependant pas les choses de la même manière. Le S.H.I.E.L.D avec à sa tête le colonel Nick Fury finit par intervenir pour régler le problème avec le KGB et permettre à Natasha d'endosser définitivement le costume de l'organisation secrète américaine.
Elle en est depuis l'un des meilleurs agents et travaille la plupart du temps avec Barton, avec qui elle a développé une entente plus que cordiale. Leur relation est plutôt ambigüe, et certains y voient de l'amour. Natasha ne cherche pas à savoir. Mais elle se sent redevable envers Clint et est très proche de lui, toujours prête à lui venir en aide.