Полунина Наталья Валентиновна в 1969 году окончила педиатрический факультет 2–го Московского ордена Ленина государственного медицинского института им. Н.И. Пирогова. После окончания ординатуры и аспирантуры на кафедре социальной гигиены и организации здравоохранения 2–го МОЛГМИ им. н.и. Пирогова с 1975 года работала на кафедре Общественного здоровья и здравоохранения РНИМУ, последовательно занимая должности ассистента (1975 г.), доцента (1984 г.), профессора (1997 г.). В настоящее время имеет ученую степень доктора медицинских наук и ученое звание профессора по кафедре «Социальная гигиена и организация здравоохранения».
Полунина Н.В. – автор более 350 работ, в том числе учебников, монографии, научных обзоров, руководств, учебно–методических и научных пособий, программ по дисциплине для студентов, интернов, ординаторов, аспирантов.
Под руководством и при консультировании Н.В. Полуниной выполнены и защищены 9 докторские и 28 кандидатских диссертаций. 
Основные научные направления Полуниной Н.В. посвящены изучению показателей, характеризующих здоровье отдельных групп населения, определению взаимовлияния различных факторов и состояния здоровья, анализу внедрения в деятельность учреждений здравоохранения современных медико-организационных технологий, направленных на оптимизацию общественного здоровья. Полученные данные позволили разработать программы интерактивного оздоровления, относящиеся к ресурсосберегающим технологиям и направленные на воспитание элементов правильного с медицинской точки зрения поведения. Их внедрение позволило доказать значимость личного участия родителей и детей в оптимизации своего здоровья, здоровья родных и близких.
Полунина Н.В. – высококвалифицированный преподаватель, читающая на современном уровне лекции студентов, ординаторов и аспирантов, преподавателей и врачей практического здравоохранения.
Полунина Н.В. принимает активное участие в разработке Государственного образовательного Стандарта и составлению учебных планов по специальности «Педиатрия» для студентов. При ее непосредственном участии был подготовлен и опубликован комплект учебно-методических материалов для проведения Междисциплинарного экзамена по специальности «Педиатрия».
Профессор Полунина Н.В. является:
членом Ученого Совета и президиума Ученого Совета РНИМУ им. Н.И. Пирогова МЗ РФ
членом Ученого Совета педиатрического факультета
заместителем председателя Ученого Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций в РНИМУ им. Н.И. Пирогова МЗ РФ
членом Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций в ГОУ ВПО 1 МГМУ им. И.М. Сеченова, заместителем председателя экспертного Совета ВАК при МОН по медико-профилактическим дисциплинам
членом редколлегии журналов: «Российский медицинский журнал», «Вопросы современной педиатрии» и др. 
С 1995 г. по 2010 г. возглавляла деканат педиатрического факультета РГМУ. Была организатором научно–практических конференций, посвященных 70­–летию, 75–летию и 80–летию образования первого в мире и России педиатрического факультета. 
В 2010-11 г.г. – проректор по стандартизации и качеству образования. 
В 2011-12 г.г. – и.о. ректора РНИМУ им. Н.И. Пирогова МЗ РФ.
Полунина Н.В. хороший организатор, что неоднократно подтверждалось на всех постах, которые она занимала и занимает, она – постоянный член оргкомитета ежегодно проводимых Конгрессов педиатров России, «Человек и лекарство».
Полунина Н.В. – требовательный и принципиальный педагог, квалифицированный научный работник, чуткий и отзывчивый товарищ, пользуется заслуженным уважением студентов, стажеров–исследователей, ординаторов, аспирантов, сотрудников кафедры и университета.