Полунин Михаил Павлович родился в 1908 году в Москве в семье служащего. После Октябрьской революции семья Михаила переехала в село Кобяки Тамбовской губернии, где занялась сельским хозяйством. В 1930 году Полунин Михаил был мобилизован в Красную армию.

Командование 9-й отдельной артиллерийской дивизии, где проходил службу рядовой Полунин, за успехи в военной службе направило его на учёбу в школу младшего начальствующего состава. После демобилизации в 1935 году М. Полунин возвратился домой и занялся сельским хозяйством.

22 июня 1941 года Михаил как и все советские граждане был готов к отправке на фронт в артиллерийские части где он имел соответствующую подготовку. В июле 1941 года по партийной линии его направили в район Архангельска и назначили на должность оперуполномоченного 426-го стрелкового полка 88-й стрелковой дивизии.

Опыта контрразведывательной работы у Полунина не было. Времени на обучение не хватало, овладевать сложной профессией Михаилу помогали его начальники и те из коллег, кто успел прослужить в особых отделах до войны.

Исходя из отчётов органов военной контрразведки, 88-я стрелковая дивизия состояла в основном из жителей северных регионов страны, где большое число красноармейцев имело по две и более судимости, а у многих бойцов до войны были репрессированы близкие родственники. В дивизии так же проходили службу около 600 немцев Поволжья — призывников 1940 и 1941 годов.

Не сумев сходу захватить Мурманск, финско-немецкие войска ударили южнее — на Кандалакшу и на станцию Лоухи. Фашистское командование любой ценой стремилось вывести свои части на железную дорогу и к берегу Белого моря, это могло создать серьёзные проблемы для Красной армии в Карелии и на Кольском полуострове, а также для Северного флота, Мурманска и Архангельска. Положение складывалось критическое. Сталину доложили, что для остановки врага на Лоухи имеется только 88-я стрелковая дивизия.

12 августа 1941 г. соединение грузилось в вагоны для отправки на фронт, а уже через день вступило в бой.

14 августа 1941 года вместе со штабом в район сосредоточения дивизии прибыл и Михаил Полунин. В тот же день он докладывал руководству особого отдела дивизии о действиях войск и настроениях среди личного состава.

С первых дней нахождения на фронте он наладил связь с командованием дивизии и полка, агентурой, обменивался оперативной информацией с коллегами из соседних дивизий, армий и других фронтов.

Полунин хорошо знал бойцов своего полка и с огромной болью в сердце видел, как редеют красноармейские ряды под ожесточённым натиском вражеских сил. Военные контрразведчики сообщали, что только за первые 5 дней боёв 88-я стрелковая дивизия потеряла убитыми и раненными 185 человек командного и 800 человек рядового состава.

Серьёзным ударом стало для Михаила Павловича известие о гибели его товарищей из сражавшихся южнее соединений.

В бою у села Красная Пряжа 10 сентября 1941 г. погиб, поднимая красноармейцев в бой, оперуполномоченный особого отдела 1-й Краснознамённой дивизии Александр Елисеевич Падалка.

12 сентября 1941 года погиб оперуполномоченный особого отдела дивизии Максим Петрович Бабушкин. Он взял на себя командование 1070-го стрелкового полка 313-й стрелковой дивизии. В тот день дивизия понесла существенные потери.

Первые попытки противника овладеть железной дорогой на Лоухи были отбиты. Немецко-финское командование сосредоточило новые силы против 88-й стрелковой дивизии. В ночь на 1 ноября противник после сильной артиллерийской подготовки прорвал оборону дивизии и начал наступать вдоль шоссе на восток.

12 ноября 1941 года бои на участке дивизии достигли кульминации. Людские потери с обеих воюющих сторон уже невозможно было подсчитать. За дивизионные и полковые штабы, оказавшиеся в окружении, стояли насмерть, в том числе, сотрудники особого отдела и взводы охраны.

Михаил Полунин находился в рядах бойцов 2-го батальона 426-го стрелкового полка. К полудню практически не осталось снарядов, силы также были на исходе. Отбивая атаку, Полунин с боевыми товарищами отходили к блиндажу, где ранее располагался полковой штаб. Противник требовал немедленно сдаваться, но никто из красноармейцев не желал, спасая свою жизнь, идти к врагу с поднятыми руками. Отстреливаясь до последнего патрона, бойцы геройски погибли. В их числе был контрразведчик Михаил Павлович Полунин.

Через несколько дней начальник Особого отдела дивизии подготовил наградные документы на Михаила Полунина, где описал его боевой подвиг, отмечая, что «в этих неравных схватках с озверевшими фашистами тов. Полунин поднимал боевой дух бойцов, призывал биться с фашистами до последней капли крови... В бою он за Родину, за тов. Сталина, отдал жизнь свою. На его примере мужества и отваги будут воспитываться молодые особисты».

Посмертно Полунин М.П. был награждён Орденом Ленина. Он похоронен в братской могиле посёлка Кестеньга Республики Карелия.