מחודש אוקטובר 1947 ועד יוני 1949 היה בשירות פעיל. השירות התחיל במסגרת הכשרה מגויסת של הפלמ"ח, הכשרת הצופים "דפנה", ולאחר מכן במסגרת צה"ל. בראשית שנת 1948 עבר קורס מ"כים בקיבוץ דליה. במלחמת העצמאות לחם בשורות הגדוד השלישי של הפלמ"ח, חטיבת "יפתח", בין היתר בקרבות: לשחרור הגליל; בכיבוש טבריה; בהגנת עמק הירדן; בדרך לירושלים; בכיבוש לוד ומבצע "דני"; ובשחרור המצור על הנגב במבצע "יואב". בחודשים ינואר עד יוני 1949 עבר קורס קצינים של צה"ל, מחזור ה', במחנה "אליהו", דרומה לנתניה.

 

מחודש יולי 1949 ועד לחודש מרץ 1950 היה חבר בקיבוץ יראון, שהיה בין מקימיו. מחודש אפריל 1950 ועד לחודש ינואר 1951 עבד כמפעיל של ציוד מכני כבד במסגרת חברת "מקורות" ובחברה פרטית.

 

בשנים 1951 עד 1956 התגורר בעיר פיטסבורג, פנסילבניה, ולמד הנדסת מכונות ב-Carnegie Institute of Technology לימים הוחלף שם המוסד ל-Carnegie Mellon University. השלים תואר ראשון בשנת 1954 ותואר שני בשנת 1955.

 

בין השנים 1956 ו-1977 עבד בחברת "מקורות" בתפקידים הבאים: מהנדס במחלקת האחזקה; מהנדס אחזקה ותפעול של מפעל הירקון; מנהל מחלקת האחזקה; מנהל יחידת ההתפלה והמחקר; מנהל אגף ההנדסה.

 

בשנים 1965 ו-1966 היה חבר בצוות משותף לחברת "מקורות", חברת החשמל, והוועדה לאנרגיה אטומית, שבדק את היתכנות של פרויקט, יזום על ידי הממשל האמריקאי וממשלת ישראל, לשילוב מתקני התפלת מי-ים עם אנרגיה גרעינית. בראשית התקופה מושבו היה בפילדלפיה, בצמוד לאחת משתי חברות אמריקאיות שזכו במכרז להכנת סקר היתכנות של הפרויקט. בהמשך שימש כאיש הקשר בין הפרויקט והמשרד למים מלוחים ליד מחלקת הפנים של הממשל בוושינגטון.

 

בשנים 1966 עד 1968 למד בבית הספר למדעים של האוניברסיטה על שם ג'ורג' וושינגטון והשלים את כל הדרישות לדוקטוראט, תואר שהוענק לו בשלהי שנת 1968.

 

מחודש מאי 1977 ועד לחודש יוני 1979 שימש בתפקיד מנכ"ל הרשות הלאומית לאנרגיה, במסגרת משרד האנרגיה והתשתית.

 

מחודש יולי 1979 ועד לחודש אוקטובר 1984 היה יועץ עצמאי בנושאי מים ואנרגיה.

 

מחודש נובמבר 1984 ועד לחודש מאי 1990 היה מנכ"ל משרד האנרגיה והתשתית וחבר בוועדות ממלכתיות שונות במסגרת תפקידו.

 

מחודש מאי 1990 ועד לחודש מאי 1996 היה יושב ראש מועצת המנהלים של חברת בתי-זיקוק לנפט; יו"ר הוועד הפועל של חברת "כרמל אולפינים"; חבר בוועדה ממלכתית למינוי רואי חשבון בחברות ממשלתיות וקביעת שכרם.

 

מחודש יוני 1996 ועד שנת 2002 היה יועץ עצמאי בנושאי אנרגיה ופרויקטים; חבר בוועדת המניות של בנק המזרחי; דירקטור בחברות ציבוריות ופרטיות.

 

בין השנים 2003 ו-2006 פעל כמתנדב ב"מועצה לשימור מבנים ואתרי התיישבות" (לימים הוסב שמה ל"מועצה לשימור אתרי מורשת"); במסגרת זו היה פעיל בנושאי פיתוח של המוזיאון הפתוח במחנה המעפילים בעתלית.

 

בשירות מילואים: עד ראשית שנת 1965 היה חבר בסגל הפיקוד של גדוד 112, חטיבה 11. מרבית התקופה כמ"פ ובשנתיים האחרונות כסמג"ד. לחם עם הגדוד במסגרת מבצע "קדש" בדרום סיני. בראשית שנת 1957 עבר קורס מ"פים של צה"ל במחנה "אליהו", דרומה לנתניה. מסוף שנת 1968 ועד שנת 1975 השתייך למסגרת מל"ח של פיקוד דרום. המשיך לאחר מכן לשרת באג"ם מבצעים במטכ"ל. בשלהי שנת 1984 עם התמנותו למשרת מנכ"ל משרד האנרגיה והתשתית, קיבל פטור משרות מילואים.

 

נתן ארד היה נשוי לדיצה (לבית סלומון), אב לדפנה וארנה, סב לעמרי, יובל, מעיין ואיתמר.