Durante la Segunda Guerra Mundial, fue enviado como soldado a Grecia, y en el caos que siguió al armisticio de Italia con los Aliados, tomó parte en la defensa del aeropuerto de Gaddurà en Rodas, frente a los ataques alemanes.

Capturado, rechazó colaborar con los alemanes y la República Social, siendo internado en un campo de concentración.

Fue elegido concejal y posteriormente secretario de la federación local del PCI, convirtiéndose poco a poco en uno de los dirigentes más importantes del Partido junto a Luigi Longo.

Por ello apoyó un viaje a la URSS organizado por Armando Cossutta, lo que generó una considerable controversia dentro del Partido.

Natta fue reelegido en el Congreso de Florencia de 1986, pero en 1988, tras un ataque al corazón, se vio forzado a dimitir dando paso a Achille Occhetto.