Historyk, absolwent Uniwersytetu w Dnieprze (historia) i Uniwersytetu Warszawskiego (kulturoznawstwo), obronił pracę doktorską w Instytucie Ukrainoznawstwa im. Iwana Krypiakiewycza Narodowej Akademii Nauk Ukrainy we Lwowie. Od 2012 roku wykładał na różne tematy związane z Europą Środkowo-Wschodnią na Uniwersytecie Humboldtów i Wolnym Uniwersytecie w Berlinie, uniwersytetach w Bazylei i Poczdamie, Wolnym Uniwersytecie w Brukseli, SciencesPo Lyon i innych. Był również pracownikiem naukowym na Uniwersytecie Genewskim, w Centrum Studiów nad Holokaustem i Ludobójstwami w Amsterdamie, w Centre d’études des mondes russe, caucasien et centre-européen (CERCEC) w Paryżu, w Instytucie Nauk Humanistycznych (IWM) w Wiedniu, w Historisches Kolleg w Monachium oraz w Centrum Studiów Zaawansowanych (CAS) w Sofii.

W latach 2018–2025 był profesorem historii Ukrainy na Uniwersytecie Europejskim Viadrina (Frankfurt nad Odrą). W 2015 r. zainicjował i współzałożył Berlińsko-Brandenburską Inicjatywę Ukraińską (BBUI), która w 2016 r. przekształciła się w sieć badawczą PRISMA UKRAЇNA Research Network Eastern Europe przy Forum Transregionale Studien Berlin. W lipcu 2023 r. został wybrany profesorem zwyczajnym na Wydziale Filozofii Ukraińskiego Wolnego Uniwersytetu.

Za swoją książkę w języku ukraińskim „Historie do użytku domowego” otrzymał w 2013 r. nagrodę im. Jurija Szewelowa, a za monografię „Dnipro. An Entangled History of a European City” otrzymał w 2023 r. nagrodę książkową Ab Imperio. W 2022 r. prof. Portnov otrzymał nagrodę DIALOGu Federalnego Związku Towarzystw Niemiecko-Polskich.

Prof. Portnov jest członkiem Ukraińskiego PEN, Niemieckiego Stowarzyszenia Studiów Wschodnioeuropejskich (DGO), Niemieckiego Towarzystwa Historyków Europy Wschodniej (VOH) oraz Niemiecko-Ukraińskiego Stowarzyszenia (DUG).

Jest autorem ponad 10 książek oraz ponad 250 publikacji naukowych dotyczących historii intelektualnej Europy Środkowo-Wschodniej, historii totalitaryzmów, ukraińskiej historiografii w XX wieku, historii stosunków polsko-ukraińskich oraz niemiecko-ukraińskich, historycznej urbanistyki, genocide studies oraz studiów nad pamięcią.