Родился 22 июня 1909 г. в с. Катино Скопинского у. Рязанской губ. (ныне Скопинский р-н) в крестьянской семье Андриана Дмитриевича и Марфы Даниловны Полетаевых. В шестилетнем возрасте лишился отца. Окончил 2 класса церковно-приходской школы в с. Катино.

С пятнадцати лет работал на торфоразработках в Павло-Посадском р-не Московской обл. В 1931 г. призван в Красную Армию. После окончания службы с семьей переехал в Краснодарский край, работал в колхозе им. Кржижановского кузнецом, трактористом, комбайнером. В январе 1935 г. семья вернулась на родину, в то время — Горловский район Московской области. Полетаев работал кузнецом в селе Катино, механизатором в Горловской МТС, затем — кузнецом и трактористом в селах Петрушино, Марьино, Рудинка этого района.

В 1941 г. призван в Красную Армию. В боевых действиях Великой Отечественной войны – с ноября 1941 г.

В первом фронтовом письме сообщал: «Жив, здоров. Получил от командования благодарность. Воюю достойно. Береги детей. Твой Федор». Летом 1942 г. переписка оборвалась, а затем Мария Никаноровна получила извещение, что ее муж погиб 22 июня 1942 г. в Харьковской обл.

Рядовой 28-го арт. полка 9-й гв. Краснознаменной дивизии Полетаев во время отступления на Ростовщине был тяжело ранен. Жители хут. Бокай 2 месяца прятали бойца. Окрепнув, он стал пробиваться к своим, но большая часть территории была оккупирована немцами. Попал в лагерь военнопленных, затем – концлагеря в Польше, Югославии и Италии. Предпринял несколько неудачных попыток побега. При помощи итальянских коммунистов Полетаев с двумя товарищами – Петуховыми и Кочкиным – бежали из концлагеря к итальянским партизанам, скрывавшимся в горах Лигурии. 7 ноября 1944 г. Полетаев был зачислен бойцом в отряд Нино Франки, который действовал в составе партизанской дивизии Пинан Чикеро.

В архиве Министерства иностранных дел хранятся документы, присланные на родину Героя генуэзскими партизанами, в которых рассказывается о Федоре Поэтане, как звали его в отряде. «Федор был весьма характерной фигурой, – говорится там, – по своей доброй улыбке в обращении со всеми, по своей молчаливости, по своей беспредельной дисциплине, по своей твердой вере в нашу победу, в будущее освобождение угнетенных народов, по своему примерному поведению: всегда, постоянно он был готов доброврольно пожертвовать собой. Сильный, как могучий дуб, в редкие моменты, когда он не был занят по службе, он всегда думал о семье, которую очень любил.

Его поведение было примером для всех партизан батальона – он учил их любить родину и свободу, быть дисциплинированными. Он завоевал всеобщее восхищение товарищей по оружию и дружеские симпатии местных жителей, которые его знали. В общем, это был очень добрый Геркулес.

... Его великолепные качества особенно проявились во время карательных экспедиций врага в зиму 1944-1945 г. 15 декабря 1944 г. в бою на горе Боссола (Александрия) он показал себя как один из лучших бойцов, особенно после того, как пал его командир Сальварецца. В одиночку он не только не отступил перед врагом, но подошел вплотную к нему и, стреляя из автомата, бросая гранаты, создал у противника впечатление, будто в этом месте собралось уже много партизан. Это заставило врага поспешно покинуть выгодные позиции.

После долгих и жарких боев его батальон оказался разбитым. 4 наших людей, выбившись окончательно из сил, уже не могли идти по обледеневшей земле и, конечно, попали бы в руки врага, если бы Федор не перенес их всех в безопасное убежище.

После окончания карательной операции врага Федор заслужил всеобщую благодарность еще одним глубоко гуманным поступком. Почти целый день он шел по ледяным тропам, чтобы достать хлеб для измученных товарищей по оружию. Они любили его как отца».

В конце января 1945 г. наступление англо-американских войск было приостановлено, это дало возможность немцам снять с фронта и перебросить для борьбы с партизанами несколько дивизий. Партизаны вынуждены были отходить дальше в горы.

2 февраля 1945 г. у г. Канталупо разгорелся бой, во время которого партизаны заставили фашистов перейти к обороне. Но удачные позиции противника позволяли ему удержаться до подхода подкрепления. Полетаев поднялся во весь рост и приказал сдаваться в плен. Ошеломленные враги не оказали сопротивления и, бросая оружие, начали поднимать руки. Партизаны бросились вперед, но неожиданно раздался выстрел, который оказался смертельным для Полетаева. Итог боя: 12 фашистов убито, около 50 человек взято в плен. Ценой своей жизни Полетаев обеспечил важную победу, которая предрешала провал немецкого плана окружения и уничтожения партизан в долине Валле Скривия.

Похоронен 3 февраля 1945 г. на кладбище близ Роккета Лигуре. Позже прах перенесен на генуэзское кладбище Стальене. Специальным декретом Итальянского правительства 16 марта 1947 г. Полетаев удостоен высшей военной награды Италии – Золотой медали «За военную доблесть» и медали Гарибальди, удостоен звания «Национальный герой Италии».

Звание Героя Советского Союза присвоено 26 декабря 1962 г.

Колхозу в селе Катино, где Полетаев работал до войны, присвоено его имя. Его именем названы улицы в с. Катино Рязанской области, городах Москве, Рязани, Кантолупо и Генуе. В Катино, Рязани и Москве есть школьные музеи и памятники Полетаеву. Именем Героя назван один из российских танкеров.