Figlia dell'attrice Meryl Streep e dello scultore Don Gummer, è cresciuta tra Los Angeles e il Connecticut. Da bambina partecipa ad un film interpretato dalla madre, Heartburn - Affari di cuore, venendo accreditata come Natalie Stern.

Studia comunicazione e teatro all'Università Northwestern, laureandosi nel 2005. Inizia lavorando in una produzione off-Broadway al fianco di Michael C. Hall, mentre nel 2006 partecipa al film di Lasse Hallström L'imbroglio - The Hoax.

Nel 2007 recita nel film di Lajos Koltai Un amore senza tempo, nella versione giovane del personaggio interpretato dalla madre; nello stesso anno recita nel film di Kimberly Peirce Stop-Loss.

Sorella dell'attrice Grace Gummer e nipote dell'attrice Maeve Kinkead.