Родился в Швейцарии. Родители — Павел Натанович (Николаевич) Натансон (1881, Двинск — ?)[2], бундист[3][нет в источнике], и Вера Яковлевна Раппопорт (племянница литератора С. Ан-ского). В том же году семья вернулась в Россию. Примерно в 1915 году переехали в Петроград и сняли квартиру на 8-й Советской (тогда — Рождественской) улице.
Окончил Ленинградский университет (1929), ученик Григория Фихтенгольца. С 1930 года преподавал, вместе с Леонидом Канторовичем и Дмитрием Фаддеевым, в Ленинградском институте промышленного строительства, с 1934 года заведовал кафедрой в Ленинградском институте точной механики и оптики.Доктор физико-математических наук (1937), профессор (1939). В 1943 году в эвакуации в Барнауле начал работать в Ленинградском инженерно-строительном институте. В 1957 году перешёл в Ленинградский университет, с 1960 года заведовал кафедрой математического анализа.
Дядя — Натансон Лев Николаевич (1877—1936) — учёный в области оториноларингологии, профессор 2-го Московского мед. института[источник не указан 357 дней].