Mildred Natwick behaalde haar diploma aan het Bryn Mawr College. Nadat ze was afgestudeerd begon ze onmiddellijk met acteren maar in het begin van haar carrière kon ze zelfs moeilijk een toneelrol krijgen. Ze was als amateur te zien in The Playboy Of the Western World (1929) in het Vagabond theater dat gevestigd was in haar thuisstad. In 1932 vroeg men haar om bij de prestigieuze University Players te komen spelen waar James Stewart, Margaret Sullavan, Joshua Logan en Henry Fonda een onderkomen hadden gevonden. Het heeft er mee voor gezorgd dat ze op 29 oktober 1932 haar Broadway-debuut kon maken als mevrouw Noble in Carrie Nation, de eerste van een reeks tientallen succesvolle stukken waarvan we enkel Blithe Spirit van Noel Coward vermelden waar ze de rol speelde van Madame Arcate. Op 12 mei 1933 maakte ze haar Londense toneeldebuut als tante Mabel in The Day I Forgot, een stuk dat werd vertoond in het Globe theater.

In 1940 maakte Mildred Natwick haar filmdebuut in The Long Voyage Home, geregisseerd door John Ford, maar ze besteedde het meest van haar tijd aan toneel. Ford heeft meerdere films gemaakt met haar, She Wore a Yellow Ribbon bijvoorbeeld waarin ze de rol vertolkte van de officiersvrouw die door John Wayne in veiligheid wordt gebracht. Ze was ook te zien in Barefoot in the Park, een komedie van Neil Simon waar ze de rol van de moeder van Jane Fonda vertolkte, meteen ook één van haar beste films. In de film hernam ze de rol die ze ook al op Broadway had gespeeld en waarvoor ze een Oscarnominatie kreeg.

Er volgde ook nog een luikje televisiewerk waarbij ze één van de twee geriatrische mystery schrijfsters was met een talent om onopgeloste misdaden op te lossen. The Snoop Sisters was van 19 december 1973 tot 20 augustus 1974 te zien op NBC en vanaf 24 januari 1974 ook op ITV. Mildred Natwick speelde de rol van Gwendolyne Snoop terwijl Helen Hayes die van Ernesta Snoop vertolkte.

Natwick was op haar best in excentrieke rollen. Ze zag er een flink stuk ouder uit dan ze in werkelijkheid was. Dat gaf haar de mogelijkheid om vrij makkelijk de rol van oude vrijster te spelen, zelfs toen ze nog maar een dertiger was.

Mildred Natwick was lesbisch en is nooit getrouwd. Ze stierf in New York een natuurlijke dood.