Натан Ионатан родился в 1923 году в Киеве. В возрасте двух лет приехал с родителями в Палестину. Воспитывался в киббуце Гив‘ат ха-шлоша, стал активным членом молодежного движения “Ха-Шомер ха-ца‘ир”, жил в Петах-Тикве, в соседнем мошаве Ма‘ас. С 1945 года был членом киббуца Сарид, где ряд лет был учителем местной школы, преподавал литературу в “Ораним” — учительском семинаре киббуцов. С конца 1970-х годах был заведующим отделом литературы на иврите в издательстве “Сифрият ха-по‘алим”. В печати выступил в 1940 году в литературном приложении газеты “Ал ха-мишмар”. Испытал сильное влияние русской поэзии 1920–30-х годов, которую знал по переводам на иврит (главным образом А. Шлёнского), писал ставшие популярными тексты на мелодии русских и советских песен. В романтических стихах сборников “Швилей афар” (“Земные тропы”, 1951) и “Ашер ахавну” (“То, что любили мы”, 1957), отмеченных задушевностью описаний личных переживаний и окружающей природы, перемежаются меланхолическое восприятие мира и патетическое воспевание кипучей молодости. Стихи этого периода классичны по строфическому построению и рифмовке, порой в них появляются элементы баллады, к которой Ионатан все чаще прибегает впоследствии. С 1960-х годов в творчестве Ионатана традиционное стихосложение уступает место остро контрастным стилистическим сдвигам, сменам ритма, свободной рифмовке (сборники “Ширим ле-орех ха-хоф” — “Песни побережья”, 1962, и “Ширим ба-аров ха-иом” — “Песни на исходе дня”, 1971), стихи его приобретают философскую окраску. После гибели сына Лиора на войне (1973) в стихах Ионатана зазвучали пессимистические ноты, отразилось усложнение поэтического мировосприятия (сборник “Ширим, Лиор” — “Песни, Лиор”, 1975). Поэт привлекает библейские ситуации и древние мифы Средиземноморья, преломляя через них современность (“Ширим ад кан” — “Песни до наших дней”, 1979). Рассказы и стихи Ионатана для детей и юношества (“Бейн авив ле-‘анан” — “Между весной и облаком”, 1959; “Лилах ми-квуцат Иланот” — “Лилах из киббуца Иланот”, 1964; “Ширей афар ве-руах” — “Песни земли и ветра”, 1965) выдержали ряд изданий. Среди переводов Ионатана с идиш значительное место занимают стихи И. Мангера.
          В 1983 году творчество Ионатана было отмечено литературной премией имени Х. Н. Бялика.
          Натан Ионатан умер в 2004 году в Петах-Тикве.