В 1925 году семья Натана Михайлович переехала в Москву и жила в Дмитровском переулке. С первого по десятый класс учился в школе №170 Свердловского района Москвы. После окончания школы Натан поступил в Московский Энергетический Институт.
1 июля 1941 года студенты МЭИ уехали на строительство оборонительных укреплений под Вязьму. По возвращении в Москву, несмотря на имеющуюся бронь, студент третьего курса МЭИ Н.М. Полюсук вступил добровольцем в 8-ю дивизию народного ополчения, сформированную в Краснопресненском районе Москвы.
В октябре 1941 года фашистские войска прорвали оборону Брянского и Западного фронтов и соединились восточнее города Вязьма. Натан попал в окружение и 15 дней шёл с товарищами по территории, занятой врагом. Под его командованием группа вышла из окружения, уничтожая на пути фашистов. В этом бою Натан, взявший на себя командование группой, был ранен в плечо.
Пробыв день в медсанбате, он вернулся на передовую и был зачислен в подвижную диверсионную группу. После очередного рейда в феврале 1942 года Натана направили в офицерскую школу. Окончание учёбы и получение звание младшего лейтенанта совпало с началом контрнаступления Советских войск под Сталинградом. Младший лейтенант Полюсук был направлен в 315-ю стрелковую дивизию, где и стал командиром стрелкового взвода. Начиная с 12 декабря 1942 года, взвод Полюсука находился в непрерывных боях в районе посёлка Верхне-Чирский. Позднее он сражался за освобождение Ростовской и Луганской областей. В 1943 году Натан Полюсук стал лейтенантом и был назначен на должность комсорга стрелкового батальона. В августе 1944 года он вернулся в свою армию в 301-ю стрелковую дивизию в звании старшего лейтенанта и должности заместителя командира стрелкового батальона по политчасти. Осенью 1944 года 5-я ударная армия в полном составе была передана в состав 1-го Белорусского фронта и к январю 1945 года вышла к Висле.
Краткое изложение первого личного боевого подвига из наградного листа:
«…14 января 1945 года при прорыве сильно укрепленных и глубоко эшелонированной обороны противника в районе села Червенка, Варшавского воеводства мобилизовал партийную и комсомольскую организацию на выполнение боевого приказа. Старший лейтенант Полюсук находясь в передовой цепи стрелков личным примером мужества и храбрости увлекал бойцов за собой и одна за другой были захвачены 6 линий траншей противника. Правильной расстановкой партийных и комсомольских сил, своим бесстрашным и мужеством тов. Полюсук содействовал выполнению боевого приказа по прорыву обороны противника...»
Краткое изложение второго личного боевого подвига из наградного листа:
«…. 14 апреля 1945 года батальону Н.М. Полюсука было поручено провести разведку боем обороны противника. Преодолевая ожесточенное сопротивление фашистов, капитан Полюсук с группой бойцов прорвался к железнодорожной насыпи, где протянулась целая цепь фашистских ДЗОТов, которые не удалось разрушить нашей артиллерии. Отряд не успел окопаться, когда появились танки врага. Против танков у солдат передовой группы были только гранаты. Капитан Полюсук с передовой группой принял неравный бой. В тот момент, когда закончились гранаты и было подбито 5 танков противника, на помощь нашим бойцам пришли наши танкисты и сломили ожесточенное сопротивление противника. Впереди были Зееловские высоты. На Зееловских высотах был создан наиболее мощный узел сопротивления во 2-й полосе обороны Берлина. Он включал сплошные траншеи, большое количество ДОТов, ДЗОТов, пулемётных площадок, окопов для артиллерии и противотанковых средств, противотанковых и противопехотных заграждений. Перед высотами был вырыт противотанковый ров глубиной до 3 метров и шириной 3,5 метра. На подступах к ним были многочисленные минные поля и заминированные препятствия. Открытое пространство перед высотами простреливалось многослойным перекрёстным артиллерийским и ружейно-пулемётным огнём. С утра 18 апреля 1945 года батальоны перешли в наступление, но попав под сильный огонь из ДЗОТов залегли. Капитан Полюсук с группой бойцов с Красным знаменем и гранами подобрался к ДЗОТам и закидал их гранами. Увлекая за собой бойцов, Натан Михайлович с красным знаменем поднялся на гребень высоты и тут же роты полка поднялись в атаку…»
Во время последнего боя Натан Михайлович был убит осколком вражеского снаряда, разорвавшегося поблизости. Капитан был похоронен на берегу Одера на мемориальном кладбище советских воинов, павших в боях за Кюстрин (ныне Костшин-над-Одрой), в Польше.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 15 мая 1946 года Капитану Полюсуку Натану Михайловичу присвоено посмертно звание Героя Советского Союза. Имя Натана Михайловича Полюсука золотыми буквами высечено на белом мраморе в зале Славы на Поклонной горе в Москве.
На административном корпусе Московского Энергетического Института сейчас располагается мемориальная доска, увековечивающая Память о Герое.
