В 1968 году защитила кандидатскую диссертацию по закрытой теме. В 1984 г. защитила докторскую диссертацию «Опухоли костей (цитологическая диагностика и терапевтический патоморфоз)».
Много лет возглавляла ЦММКДЛ (централизованную цитологическую лабораторию, работавшую в программе скрининга на рак шейки матки) поликлиники № 117 г. Москвы.
На протяжении многих лет работает в составе Аттестационной комиссии Департамента здравоохранения города Москвы по аттестации врачей клинической лабораторной диагностики (цитологов).
Длительное время руководила сертификационными циклами по подготовке лаборантов — цитологов.
Член Международной академии цитологии. Наталия Юрьевна активно участвовала в создании Ассоциации клинических цитологов России, является членом координационного совета. Проделала большую работу — по тарификации и ценообразованию цитологических исследований, подготовке и разработке приказов и нормативных актов по клинической цитологии. В 2016 году Наталия Юрьевна организовала и возглавила комитет по клинической цитологии Ассоциации специалистов и организаций лабораторной службы «Федерации лабораторной медицины», в настоящее время является его председателем. Под руководством Наталии Юрьевны был подготовлен «Профессиональный стандарт по клинической цитологии» и пояснительная записка к нему. Н.Ю. Полонская внесла огромный вклад в развитие отечественной цитологии. Особое внимание она уделяет цервикальной цитологии и организации скрининга рака шейки матки, опубликовав множество монографий, которые являются настольным руководством для практических цитологов. В качестве редактора участвовала в переводе иностранных руководств и классификаций по цервикальной цитологии.
Опубликовала более 300 научных статей, является автором и соавтором 17 монографий. Неоднократно докладывала результаты своих исследований на съездах, конгрессах, пленумах онкологов, гинекологов, цитологов, патологоанатомов, принимала участие в Симпозиумах и Международных Конгрессах.
В парламенте не удовлетворены доступностью и качеством медицинской помощи онкопациентам. Там предложили дистанционно оформлять онкобольных для лечения не по месту прописки
В 2023 году на диспансерном учете в России состояло почти 892,5 тысячи человек. Это почти 97% от общего числа пациентов с ВИЧ-инфекцией в РФ, которых насчитывается 921 тысяча человек
Специалисты ВШЭ, проанализировав федеральные траты на науку и технологии гражданского назначения, а также их распределение, пришли к выводу, что Минздрав РФ получает 3,2% от общего бюджета на эти направления