Родился 18 апреля 1955 г. в Ленинграде. Окончил Пушкинское высшее командное ордена Красной Звезды училище радиоэлектроники ПВО по специальности «Инженер по эксплуатации электронно-вычислительных машин» (1976), аспирантуру исторического факультета Ленинградского государственного университета им. А. А. Жданова (1982), Ленинградский политологический институт по специальности политолог-преподаватель высших и средних специальных учебных заведений (1991). К. и. н. (1982), доцент (1991), д. и. н. (1992), профессор (1994). Академик Академии гуманитарных наук (1998), академик Академии военно-исторических наук (1999), академик Балтийской педагогической академии (2000), академик Петровской академии наук и искусств (2004), академик Российской академии естественных наук (2008), академик (Europäishe Akademie der Naturwissenschaften (in Hannover)) (2010), академик и вице-президент Международной академии исторических и социальных наук. Проходил службу в рядах Вооруженных Сил СССР, РФ (1972-2002), полковник в отставке. Работал преподавателем, старшим преподавателем, начальником военной кафедры, заместителем начальника факультета военного обучения ЛПИ (СПбГТУ), по совместительству профессором кафедры истории СПбГТУ (1992-1995), заведующим кафедрой истории и проректором по научной работе Санкт-Петербургского гуманитарного университета профсоюзов (2001-2002), профессором кафедры истории СПбГПУ (2002-2010). Известный специалист по истории Гражданской войны в России, советско-польской войны 1920 г., истории Великой Отечественной войны, истории интеллигенции, истории Российской армии, истории советской разведки, истории ювелирного искусства, по исторической психологии. Автор более 600 научных публикаций, в том числе 12 монографий. Основатель и главный редактор журнала для ученых «Клио», журнала «История Петербурга», альманаха «Петербургская историческая школа», издательства «Полторак».
Президент Международной ассоциации исторической психологии им. проф. В.И. Старцева, вице-президент Всероссийской ассоциации историков Гражданской войны, заслуженный ювелир, эксперт РФФИ и РНФ. Член Петербургского союза ученых, Всероссийского проблемного совета «Россия во Второй мировой войне», Всероссийского методического совета по преподаванию Отечественной истории, член редсовета по выпуску фундаментального шеститомного издания, посвященного истории Первой мировой войны, подготавливаемого по заказу Министерства обороны РФ.
Подготовил 15 кандидатов и 5 докторов исторических наук. Награжден почетной грамотой Министерства образования РФ (2001). Почетный работник высшего профессионального образования РФ (2015). Лауреат Анциферовской премии, премии Кузбасса, премии В.Н. Татищева. В ознаменование педагогических и научных заслуг профессора С.Н. Полторака в 2014 г. в Германии выпущена почтовая марка «Профессор доктор Сергей Полторак». Награжден 5 орденами и более 20 медалями. «За милосердие и душевную щедрость» награжден высшей наградой Союза общественных благотворительных организаций «Гражданская и Социальная инициатива» – призом «Золотой пеликан» (2012).