Родился 21 (по другим данным 2 или 30) мая 1782 года. Из духовного сословия Черниговской губернии. Отец — Марко Фёдорович Полторацкий, будучи назначен в 1776 году директором придворной певческой капеллы, был пожалован во дворяне Малороссийской губернии.
Ещё не имея двух лет от роду, К. М. Полторацкий в 1784 году был записан, по желанию императрицы Екатерины II, сначала фурьером, а в следующем году сержантом в лейб-гвардии Семёновский полк, 1 января 1798 года был произведён в прапорщики Семёновского же полка, в котором прослужил еще двенадцать лет и дослужился до чина полковника. В 1804 году, в чине поручика, он был назначен полковым адъютантом, ввиду чего ему часто приходилось представляться императору Александру I. Последний неоднократно выказывал ему свое благоволение.
В 1805 году сражался с французами при Аустерлице, за что получил орден Святой Анны 4-й степени и чин штабс-капитана. В 1807 году участвовал в сражениях при Гейльсберге и под Фридландом, за последнее он был награждён орденом Святого Владимира 4-й степени и чином капитана. 20 мая 1808 года произведён в полковники. В 1810 году командирован в Дунайскую армию и сражался с турками в битве при Батине, участвовал при осаде и взятии Силистрии. 15 мая 1811 назначен шефом Нейшлотского пехотного полка. В 1811 году за отличие при штурме Ловчи награждён золотой шпагой с надписью «за храбрость». Перейдя из Молдавии в Сербию и командуя там отрядом, 11 октября выбил турок из селения Громады, за что был награждён орденом Святого Владимира 3-й степени. С 10 января 1812 года был шефом Тифлисского пехотного полка. 12 марта 1812 года назначен шефом Нашебургского пехотного полка.
В начале 1812 года полк, шефом которого был Полторацкий, в составе 1-й бригады 9-й пехотной дивизии входил в корпус Е. И. Маркова 3-й Резервной обсервационной (с 18 сентября 1812 года после объединения с Дунайской армией — 3-й Западной) армии. Сражался с французами под Кобриным и Городечной; 22 ноября 1812 года награждён орденом Святого Георгия 4-го класса № 1099:
В 1813 году участвовал в осаде Торна, за что получил орден Святой Анны 2-й степени, украшенный алмазами. За отличие в бою под Кенигсвартом 15 сентября 1813 года произведён в генерал-майоры и назначен командиром бригады из Апшеронского и Нашебургского полков. За отличие под Лейпцигом награждён орденом Святой Анны 1-й степени, прусским орденом Красного Орла 2-й степени и шведским орденом Меча 4-й степени. В 1814 году сражался под Бриенном, за что получил прусский орден Пур ле Мерит, под Ла-Ротьером и Шампобером, где был ранен и вместе с генералом 3. Д. Олсуфьевым взят французами в плен, из которого был освобождён после взятия Парижа, и вернулся в свою бригаду.
29 июля 1817 года назначен командиром 3-й бригады 23-й пехотной дивизии. До 1818 года находился во Франции в составе корпуса М. С. Воронцова. По возвращении в Россию был назначен командиром 3-й бригады 14-й пехотной дивизии. В этом же году женился на фрейлине Высочайшего Двора княжне Софье Борисовне Голицыной. По воспоминаниям современника, офицеры и солдаты Нашебургского полка плакали при прощании с ним, настолько сильную любовь и расположение подчинённых он заслужил. 13 марта 1822 года он был назначен «состоять по армии».
28 января 1830 года уволен в отставку и переименован в тайные советники; назначен Ярославским гражданским губернатором. 8 октября 1834 года получил чин генерал-лейтенанта и переименован Ярославским военным губернатором с управлением гражданской частью. Сделал много полезного для развития просвещения и благотворительности в губернии. В этой должности получил ордена Святого Владимира 2-й степени и Белого Орла, а супруга его, за свою деятельность в качестве попечительницы разных благотворительных учреждений, была пожалована кавалерственной дамой ордена Святой Екатерины.
В 1842 году уволился от службы по нездоровью. С этих пор он принимал деятельное участие в работах Московского общества сельского хозяйства, членом которого состоял с 1823 года. Последние годы жил в Санкт-Петербурге, где скончался 15 марта 1858 года и был похоронен в Сергиевой пустыни.