В начальный период войны войска Карельского (позже Северного) фронта вели тяжелые оборонительные бои с объединенной группировкой германских и финских войск. Фашисты стремились любой ценой перерезать железную дорогу Мурманск–Ленинград в районе Кандалакши и выйти к Белому морю, окружить Красную Армию в Карелии и на Кольском полуострове, отрезать Мурманск и Архангельск от основной территории страны.
Навстречу врагу была выдвинута 88-я стрелковая дивизия. Бои шли жестокие, только за первые пять дней боев дивизия потеряла убитыми и ранеными 185 офицеров и 800 красноармейцев. Сотрудники Особого отдела, сражаясь бок о бок с бойцами, также несли тяжелые потери.
В бою у села Красная Пряжа 10 сентября погиб, поднимая красноармейцев в атаку, оперуполномоченный особого отдела НКВД 1-й Краснознаменной дивизии Александр Елисеевич Падалка. 12 сентября, после гибели командира, командование батальоном взял на себя оперуполномоченный особого отдела 313-й стрелковой дивизии Максим Петрович Бабушкин. Он погиб вместе с бойцами в ожесточенном бою около деревни Матросы. 9 октября в районе местечка Яниш-Пола погиб военный контрразведчик Александр Васильевич Кугучев.
12 ноября фашисты атаковали штаб 88-й дивизии. Его обороняли, стоя насмерть, вместе с командованием и штабными офицерами сотрудники Особого отдела. Оперуполномоченный М. П. Полунин находился в рядах бойцов 426-го полка. К полудню не осталось боеприпасов, силы были на исходе. М. П. Полунин с боевыми товарищами отходили к штабному блиндажу. Противник требовал сдаться. Михаил сумел забежать в блиндаж и, дождавшись, когда тот заполнился вражескими солдатами, быстрым движением достал из кармана гранату и, выдернув чеку, бросил ее под ноги. Раздался мощный взрыв, уничтоживший фашистов. Погиб и сам военный контрразведчик.
Посмертно М. П. Полунин был награжден орденом Ленина. Его похоронили в братской могиле поселка Кестеньга Республики Карелия вместе с погибшими с ним в последнем бою красноармейцами.