Nacque a Oneglia (Imperia) il 7 gennaio 1918, da Antonio e Delfina Muratorio entrambi di orientamento socialista. Dopo il diploma all'istituto magistrale sostenne nel 1936 l'esame di maturità classica e il concorso di ammissione alla Scuola normale superiore di Pisa giungendo primo. Qui frequentò i corsi di Luigi Russo, Guido Calogero, Delio Cantimori e Vittorio Arangio Ruiz. In questo periodo entrò in contatto con il movimento liberalsocialista, promosso alla Normale da Aldo Capitini e Guido Calogero e 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; nel 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 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. 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. Ricoprì inoltre 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 di «Critica Marxista». Dopo il congresso entrò a far parte della segreteria, come vice responsabile dell'ufficio di segreteria guidato allora 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) venne 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 è ordinato in quattro serie:

1. Carte personali
2. Scritti e discorsi
3. Partito comunista italiano
4. Parlamento

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;

P. Togliatti, Discorsi parlamentari, prefazione di E. Berlinguer, Introduzione di A. Natta, Roma, Camera dei Deputati, 1984;

A. Natta, Togliatti in Parlamento, Roma, Editori riuniti, 1988;

Id., I tre tempi del presente. Intervista di Alceste Santini, Cinisello Balsamo, Edizioni paoline, [1989];  

Togliatti protagonista della democrazia italiana. Intervista di M. Spinella ad A. Natta, Milano, Teti, 1993;   

A. Natta, Una testimonianza, in R. Caccavale, Comunisti italiani in Unione Sovietica. Proscritti da Mussolini soppressi da Stalin, Milano, Mursia, [1995];

P. Turi, L'ultimo segretario. Vita e carriera di Alessandro Natta, Padova, Cedam, 1996;

A. Natta, L'altra Resistenza. Militari italiani internati in Germania, 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];

D. La Corte, Alessandro Natta, il semplice frate, Genova, Privitera editore, 2001;

A. Natta, Atti della Giornata di studio, 18 febbraio 2002, a cura di G. Devoto, Genova, San Marco dei Giustiniani, 2002