Ната́лия Дми́триевна Поло́нская-Василе́нко (укр. Ната́лія Дми́трівна Поло́нська-Василе́нко; 31 января [12 февраля] 1884, Харьков — 8 июня 1973, Дорнштадт, Баден-Вюртемберг) — украинский историк-эмигрант второй волны, действительный член Научного общества им. Тараса Шевченко (с 1947) и Украинской Свободной Академии Наук в Аугсбурге (с 1948).
Родилась в русской дворянской семье, дочь киевского историка, генерал-майора Дмитрия Петровича Меньшова от брака с Марией Фёдоровной Мухортовой, происходившей из курских и орловских дворян. В 1901 году окончила киевскую Фундуклеевскую женскую гимназию. В 1905—1911 годах обучалась на историко-филологическом отделении Высших женских курсов в Киеве. В 1909 работала в археологической экспедиции В. Хвойко, в 1913 сдала вступительные экзамены на историко-филологический факультет Киевского университета св. Владимира.
В 1910—1924 годах преподавала историю и географию в гимназиях, занимала профессорские должности в ряде учебных заведений, в том числе в Киевском университете. В 1920-х гг. овладела украинским языком и с тех пор писала свои труды преимущественно на нём.
В 1923 году вышла замуж за бывшего министра образования и иностранных дел Украинской державы Николая Василенко, который вскоре был арестован и обвинён в контрреволюционной деятельности. Благодаря усилиям жены он через некоторое время был реабилитирован. В последние годы жизни Николай Василенко был тяжело болен и умер в 1935 году.
В 1918—1925 году работала в Киевском археологическом институте, в 1924—1941 годах — во Всеукраинской академии наук (в 1934—1938 была освобождена от работы по политическим мотивам). В 1927—1932 годах — профессор Киевского художественного института.
В октябре 1940 года в Москве защитила докторскую диссертацию на тему: «Очерки по истории заселения южной Украины в середине XVIII века (1734—1775 гг.)».