נתנאל נולד בכ"ה ניסן תשנ"ב לטובה ושמואל. הוא גדל בבני ברק ואחר כך עבר עם הוריו ואחיו ליישוב נוף איילון.
את לימודי התיכון למד בישיבת מצפה יריחו.
נתנאל היה ילד פעיל ושמח שהשכיל לתעל את כוחותיו לעשייה למען העם, כך החל להדריך בסניף בני עקיבא טספה בגדרה. הסניף התפתח סביב הקהילה האתיופית בעיר. נתנאל הי"ד ברגישותו ובצניעותו הצליח להתחבר למשפחות ולחניכים ולפעול בשקט מבלי לבקש כבוד והערכה. בעשייתו עמדו מול עיניו ערכים של אהבת תורה והעם, וכך גם לאחר שעזב את תפקידו כמדריך המשיך לדאוג לחניכיו ולהיות מחובר לסניף.
לאחר לימודי התיכון החליט נתנאל להמשיך בלימודי תורה במסגרת ישיבת ההסדר במעלות.
בתום שנה וחצי בישיבה התגייס נתנאל במסגרת ישיבות ההסדר לחיל התותחנים.
בה' בתשרי תשע"ג בעת שעסקו באבטחת הגבול עם מצרים יחד עם גדוד קרק"ל, חוליית מחבלים יצאה מהמארב והפתיעה את הכוח. נתנאל הגיב באש לעבר המחבלים, חיסל מחבל אחד והמשיך בירי שריתק את שני המחבלים האחרים. הוא ירה 23 כדורים לעבר המארב עד שכדור שירו המחבלים פגע בראשו והוא נהרג.
בן עשרים בנפלו. הוא הובא למנוחת עולמים בחלקה הצבאית בבית העלמין במודיעין. הותיר הורים, שלושה אחים ושתי אחיות.
ספר תורה לזכרו של נתנאל הוכנס לבית המדרש של הישיבה.
סיפורו של נתנאל יהלומי באתר יזכור
סרטון שהפיקה תנועת בני עקיבא לזכרו של נתנאל
כתבה בחדשות ערוץ 2 על הפיגוע
כתבה בכיכר השבת על נפילתו של נתנאל
