Закінчив Орджоникідзівське вище військове Червонопрапорне командне училище МВС СРСР ім. С. М. Кірова, Військову академію Збройних Сил України.
У 2003 захистив дисертацію кандидата педагогічних наук на тему «Педагогічні умови формування умінь командира підрозділу у майбутніх офіцерів МВС України».
У 2018[2] році захистив дисертацію доктора наук з державного управління на тему «Уніфікація механізмів державного управління реформуванням Збройних сил України в умовах трансформаційного суспільства» у Національному університеті цивільного захисту України.
На військовій службі з серпня 1983. Службу проходив на посадах: командира взводу, роти, начальника штабу батальйону, командира батальйону, полку, бригади. З посади начальника управління бойової та спеціальної підготовки внутрішніх військ МВС України у березні 2002 призначений начальником Академії внутрішніх військ МВС України.
21 серпня 2007 надано військове звання генерал-лейтенанта
13 жовтня 2018 року Президент України Петро Порошенко повідомив, що задовольнив рапорт генерала армії С. Полторака про звільнення з військової служби, і що він і надалі очолюватиме Міністерство оборони, — відповідно до вимог закону України «Про національну безпеку України» з 1 січня 2019 року посаду Міністра оборони України має посідати цивільна особа[1].
Від 27 жовтня 2014 року[8] до 6 вересня 2019 року[9] — член РНБО.
Орден Богдана Хмельницького І ступеня (12 жовтня 2018) — за визначні заслуги у захисті державного суверенітету і територіальної цілісності, зміцненні обороноздатності та безпеки України, сумлінне служіння Українському народові[13]
Орден Богдана Хмельницького II ступеня (18 квітня 2016) — за особисті заслуги у захисті територіальної цілісності Української держави, мужність і високий професіоналізм, виявлені у протидії проявам сепаратизму в Харківській області у квітні 2014 року[14]
Орден Богдана Хмельницького III ступеня (24 березня 2006) — за вагомий особистий внесок у зміцнення законності та правопорядку, зразкове виконання військового і службового обов'язку у захисті конституційних прав і свобод громадян[15]
Медаль «За бездоганну службу» III ступеня (20 жовтня 1998) — за зразкове виконання військового обов'язку, високий професіоналізм[16]
Заслужений працівник освіти України (24 березня2009) — за вагомий особистий внесок у зміцнення законності та правопорядку, зразкове виконання військового і службового обов'язку щодо захисту конституційних прав і свобод громадян та з нагоди Дня внутрішніх військ МВС України[22]
Відзнака Міністерства оборони України «Вогнепальна зброя» — 9 мм пістолет Glock 19 №UBK162 у комплекті із 103 патронами Наказом МО України від 17.10.2014 № 813 по о/с[28] — за визначні заслуги в забезпеченні обороноздатності України, зміцненні національної безпеки, бездоганну багаторічну службу, зразкове виконання військового обов'язку та виявлені при цьому високий професіоналізм, честь і доблесть.
22 грудня 2016 року в приміщенні Верховної Ради України Степану Полтораку була присвоєна[29] екологічна антипремія «Свинство року» в номінації «знищувач природної спадщини року». Антипремію оголосив народний депутат Остап Єднак за дії Міністерства оборони, що призвели до знищення заказника «Тарутинський степ» на Одещині[30].
4 вересня 2021 року головнокомандувач ЗСУ Валерій Залужний в програмі «Рандеву з Яніною Соколовою» висловив думку, що Степан Полторак був найбільш ефективним Міністром оборони України часів Незалежності[31].