Natalya Polonskaya-Vasilenko rus zadəgan ailəsində anadan olmuşdur, Kiyevdən olan tarixçi, general-mayor Dmitri Petroviç Menşovun və Mariya Fedorovna Muxortova ilə nikahdan olan qızıdır (Kursk və Oryol zadəganlarının nəslindən). Natalya Polonskaya-Vasilenko Kiyev Fundukleevskaya qadın gimnaziyasını 1901-ci ildə bitirmişdir. 1905-1911-ci illərdə Kiyevdə Ali Qadın Kurslarının tarix-filologiya şöbəsində təhsil alır. 1909-cu ildə V. Xvoykonun arxeoloji ekspedisiyasında işləmiş, 1913-cü ildə isə Kiyev Universitetinin tarix-filologiya fakültəsinə qəbul imtahanlarını vermişdir.

1910-1924-cü illərdə gimnaziyalarda tarix və coğrafiyadan dərs demiş, bir sıra təhsil müəssisələrində, o cümlədən Kiyev Universitetində professor vəzifələrində çalışmışdır. O, Ukrayna dilini mükəmməl bilirdi və 1920-ci illərdən etibarən əsərlərini əsasən bu dildə yazırdı.

O, 1923-cü ildə Ukrayna Dövlətinin keçmiş təhsil və xarici işlər naziri Nikolay Vasilenko ilə evlənir. Tezliklə keçmiş nazir həbs olunur və əksinqilabi fəaliyyətdə ittiham edilir. Həyat yoldaşının səyi ilə bir müddət sonra reabilitasiya olunur. Ömrünün son illərində Nikolay Vasilenko ağır xəstələnir və 1935-ci ildə vəfat edir.

Natalya 1918-1925-ci illərdə Kiyev Arxeologiya İnstitutunda, 1924-1941-ci illərdə Ümumkrayna Elmlər Akademiyasında işləmişdir (1934-1938-ci illərdə siyasi səbəblərə görə işdən azad edilmişdir). Kiyev İncəsənət İnstitutunda 1927-1932-ci illərdə professor olaraq çalışmışıdır.

1940-cı ilin oktyabrında Moskvada “Cənubi Ukraynanın XVIII əsrin ortalarında məskunlaşma tarixinə dair oçerklər (1734-1775) ” mövzusunda doktorluq dissertasiyası müdafiə edir.

Almaniya tərəfindən Ukraynanın işğalı zamanı Elmlər Akademiyasının Arxeologiya İnstitutunun (oktyabr-dekabr 1941) və Kiyev Mərkəzi Qədim Aktlar Arxivinin (dekabr 1941 - sentyabr 1943) direktoru, Keçid Dövrü Muzey-Arxivinin elmi məsləhətçisi (1942) olur. O, bundan əlavə Kiyev Şəhər idarəsi təşkilati şöbəsinin nümayəndəsi və şəhər küçələrinin adının dəyişdirilməsinə cavabdeh olan şəxslərdən biri olur.

Natalya 1943-cü ilin sentyabrında, Kiyevin azad edilməsindən bir qədər əvvəl Qərbə köçür. 1943-cü ilin oktyabrından Lvovda Ukrayna Mərkəzi Komitəsinin katibəsi (rəhbəri Vladimir Kubiyoviç olmuşdur) olur. 1944-cü ildə Praqada Ukrayna Azad Universitetində mühazirə oxuyur.

Universitet Münhenə köçdükdən sonra 1945-ci ildən Münhendəki universitetin professoru, 1965-ci ildən isə Ukrayna Tarixi Cəmiyyətinin vitse-prezidenti olur. 1966-cı ildən Ukrayna Azad Universitetinin fəlsəfə fakültəsinin dekanı işləyir.

• 7 fevral 2007 tarixindən Wayback Machine saytında
• "Rodovid" layihəsində. Bəşəriyyətin nəsil ağacı.

• 21 noyabr 2021 tarixindən Wayback Machine saytında