Nacque a Oneglia (Imperia) il 7 gennaio 1918, sestogenito di Antonio e Delfina Muratorio, proprietari di una macelleria e commercianti di bestiame. Una famiglia piccolo borghese, di orientamento socialista. Il padre era coetaneo e amico di Giacinto Menotti Serrati, nativo anch'egli di Oneglia; il fratello Pietro, la sorella maggiore Teresa ed il marito Tommaso Zanetta aderirono al Pcd'I con la fusione dei socialisti terzini.
Dopo il diploma all'istituto magistrale sostenne nel 1936, su indicazione della sorella Giuseppina e del marito Alfredo Tomasi, suo insegnante di materie letterarie, l'esame di licenza al liceo classico e successivamente il concorso di ammissione alla Scuola Normale Superiore di Pisa. Giunto primo al concorso, si trasferì a Pisa dove frequentò i corsi di Luigi Russo, Guido Calogero, Delio Cantimori, Vittorio Arangio Ruiz. È in questo ambiente che si determinò la sua maturazione intellettuale e politica, nell'ambito del movimento liberalsocialista promosso alla Normale da Aldo Capitini e Guido Calogero. Negli stessi anni intrattenne rapporti con l'organizzazione comunista delle fabbriche pisane, appoggiando le tesi di quei liberalsocialisti che sostenevano la necessità di un confronto con l'antifascismo comunista.
Nell'ottobre 1940 si laureò in Lettere, con una tesi su Vincenzo Cuoco. Nello stesso anno fu tra i promotori, a Imperia, di un gruppo antifascista studentesco. Nel luglio 1941 venne richiamato alle armi. Allievo sergente a Milano, alla fine dell'inverno 1941 fu prima inviato a Bra, dove seguì un corso per allievi ufficiali e poi, nell'agosto 1942, a L'Aquila; in novembre, a seguito di una punizione, fu trasferito in Grecia. L'8 settembre lo colse a Rodi, dove venne ferito, catturato e rinchiuso nel campo di Asguro in Rodi. Nel febbraio 1944 venne trasferito al Pireo, su navi da carico, tappa intermedia verso i campi di internamento per militari in Germania. Nel marzo 1944 arrivò a Muhlber sull'Elba, in seguito fu trasferito a Kustrin, a Sandbostel e infine a Wietzendorf, dove rimase sino alla Liberazione. Rientrato in Italia, nell'agosto 1945 si iscrisse al Pci e intraprese la professione di insegnante, in un liceo. Membro del comitato federale e della segreteria della federazione di Imperia, dove diresse la sezione stampa e propaganda, nel 1946 abbandonò l'insegnamento per diventare funzionario di partito. Frequentò la scuola di partito di Frattocchie prima di essere nominato, nel 1949, segretario della federazione di Imperia, della quale era già stato vice segretario. Contestualmente agli incarichi di partito, ricoprì incarichi istituzionali: nel 1946 fu eletto consigliere comunale a Imperia e due anni dopo, nel 1948, venne eletto per la prima volta alla Camera nel collegio di Imperia. Venne confermato in tutte le legislature successive, ricoprendo la carica di capogruppo parlamentare alla Camera dal 25 mag. 1972 al 4 lug. 1979.
Guidò la federazione di Imperia sino al 1955 quando, dopo la IV conferenza nazionale di organizzazione (gen. 1955) gli venne affidata la direzione dell'Istituto Gramsci. Con l'VIII congresso (8-14 dic. 1956) fu nominato responsabile della sezione scuole di partito e dopo il IX (30 gen.- 4 feb. 1960) della sezione stampa e propaganda. Nel marzo 1962 venne chiamato a dirigere la sezione culturale, incarico che mantenne sino al X congresso (2-8 dic. 1962). Il 21 dicembre 1962 fu nominato condirettore, con Luigi Longo, della nuova rivista ideologica «Critica Marxista».
Dopo il congresso entrò a far parte della segreteria, come vice responsabile dell'ufficio di segreteria guidato da Enrico Berlinguer e, nel dicembre 1963, della direzione. In occasione della malattia di Togliatti, venne inviato dalla direzione a Yalta, a fianco di Longo.
Relatore alla commissione elettorale dell'XI congresso (25-31 gen. 1966), fu nominato responsabile della commissione di organizzazione; dopo il XII congresso (8-15 gen. 1969) gli venne affidata la guida della commissione stampa e propaganda. Con il XV congresso (30 mar.-3 apr. 1979) fu richiamato in segreteria, con l'incarico di coordinatore unico che mantenne sino al XVI congresso (2-15 mar. 1983), quando venne nominato presidente della commissione centrale di controllo. Eletto segretario del Pci il 26 giugno 1984, dopo la morte di Berlinguer, venne confermato con il XVII congresso (9-13 apr. 1986). Dopo essere stato colpito da infarto, il 10 giu. 1988 si dimise dalla carica con una lettera al Cc e alla Ccc. Con il XVIII congresso (18-22 mar. 1989) venne eletto presidente del Cc. Al XIX congresso (7-10 mar. 1990) sostenne la seconda mozione che si opponeva allo scioglimento del Pci e decise di non aderire alla nuova formazione politica. Ritiratosi a vita privata, si dedicò all'attività di ricerca storica pubblicando monografie e articoli.
Morì a Imperia il 23 maggio 2001.

L'archivio di N. è costituito dalle carte di lavoro versate alla Fondazione Istituto Gramsci nel 1996, assieme all'archivio del Pci.
Si tratta di 204 unità archivistiche contenenti documentazione che si estende temporalmente dal 1945 al 1988, anche se le carte afferenti direttamente alla produzione di N. si collocano all'interno di un trentennio, dal 1957 circa al 1988. E' in questo periodo che il dirigente di Oneglia compie il percorso di dirigente nazionale del Pci.. Le carte relative agli anni precedenti sono prodotte da dirigenti nazionali, presumibilmente trovate da N. nel suo ufficio al momento dell'arrivo a Roma.
La documentazione presenta tracce di un intervento operato dal produttore per attribuire una data e un contesto ai documenti che ne erano privi.

L' archivio è stato dichiarato di notevole interesse storico dalla Sovrintendenza archivistica del Lazio in data 28 dicembre 1994.

Si tratta di documentazione piuttosto omogenea, afferente in gran parte alla tipologia degli Scritti e discorsi.
Interventi, relazioni e discorsi svolti dal produttore in sedi di partito, alla Camera dei deputati, nel corso di viaggi all'estero anche in forma di minuta, talvolta con scalette e appunti autografi preparatori. Vi sono testi di articoli e di interviste rilasciate a periodici italiani e stranieri, con corrispondenza preparatoria, appunti di riunione di organismi nazionali e periferici del partito, interventi a convegni di studio. Sono raccolti documenti prodotti da altri dirigenti in forma di minuta, talvolta con note autografe (1945-1955) e dalle sezioni di lavoro. Documentazione prodotta dalle sezioni di lavoro, corrispondenza in entrata e in uscita di N. e di altri autori.
Ritagli stampa de «l'Unità».

Le operazioni di schedatura e ordinamento sono state precedute da un lavoro di mappatura (realizzato da Elisabetta Gallo) che ha comportato l'individuazione delle unità archivistiche, l'assegnazione di un numero progressivo ad ognuna di loro e una schedatura sommaria. Le carte si presentavano ordinate in cartelline originali, quasi sempre con un titolo. Alcuni fascicoli erano sprovvisti di titolo ma forniti di un'indicazione generica della destinatazione: è il caso delle unità attualmente reperibili nella serie Ufficio di segreteria , erano denominate "Per ufficio di segreteria" oppure "Per segreteria".
La documentazione è stata schedata a livello di fascicolo, utilizzando il software Gea 4.5. Per ogni fascicolo sono stati rilevati il titolo, gli estremi cronologici, il contenuto ed è stata segnalata la presenza di sottofascicoli, ai quali è stato attribuito un numero progressivo. Sono stati indicizzati i nomi di persona, i luoghi e gli enti presenti nei campi descrittivi delle schede, sia per i livelli che per le singole unità archivistiche. La numerazione dei fascicoli è progressiva all'interno di ogni serie e al loro interno le carte sono state ordinate cronologicamente. La numerazione delle buste è progressiva per l'intero fondo.
Dallo studio delle carte è emersa un'organizzazione dei fascicoli in cinque serie logiche:
Carte personali
Scritti e discorsi
Ufficio di segreteria
Partito comunista italiano
Parlamento

Le serie più consistenti e complesse sono state organizzate in sottoserie: è il caso di Scritti e discorsi e Partito comunista italiano.

A. Natta, Le ore di Yalta , Roma, Editori riuniti, 1970; Id.,Togliatti e il partito nuovo , [Roma], Salemi, 1973;
Comunisti a Trieste . Un'identita difficile , prefazione di A. Natta, Roma. Editori riuniti, 1983;
Id., Togliatti in Parlamento , Roma, Editori riuniti, 1988; Id., I tre tempi del presente. Intervista di Alceste Santini , Cinisello Balsamo, Edizioni paoline, [1989]; P.Togliatti, Discorsi parlamentari , prefazione di Enrico Berlinguer, Introduzione di A. Natta, Roma, Camera dei Deputati, 1984; Togliatti protagonista della democrazia italiana. Intervista di M. Spinella ad A. Natta, Milano, Teti, 1993;
Id., Una testimonianza, in R. Caccavale, Comunisti italiani in Unione Sovietica . Proscritti da Mussolini soppressi da Stalin Milano, Mursia, [1995]; Id., L' altra Resistenza . Militari italiani internati in Germania, Introduzione di E. Collotti, Torino, Einaudi, [1997]; Id., Anch'io in Arcadia, Imperia, Centro editoriale imperiese, 1998; Id., Serrati . Vita e lettere di un rivoluzionario , Roma, Editori riuniti, [2001]; P.Turi, L'ultimo segretario. Vita e carriera di Alessandro Natta, Padova, Cedam, 1996; D. La Corte, Alessandro Natta, il semplice frate, Genova, Privitera editore, 2001; Alessandro Natta , Atti della Giornata di studio, 18 febbraio 2002, a cura di G.Devoto, Genova, San Marco dei Giustiniani, 2002.