Polina Wladimirowna Maximowa wurde in einer Schauspielfamilie von Wladimir und Swetlana (Lana) Maximow geboren.

Sie besuchte das Gymnasium in der geisteswissenschaftlichen Klasse. Sie begann in der Schule zu spielen, im Theaterzirkel von L. I. Sobolew. Im Jahr 2010 absolvierte sie die Höhere Theaterschule namens Schtschepkin (Kurs von Nikolai Afonin). Polinas Diplomarbeit war die Rolle der Larissa Ogudalowa im Stück „Die Mitgift“, später spielte sie die Geneviève im Stück nach dem Theaterstück von Claude Magnier „Blaise“. Sie begann während des Studiums im Film zu drehen – die Rolle der Natalja Kwitko in der Fernsehserie „Nimm mich mit“. Danach spielte Polina Maximowa in Filmen wie „Zwei Geschichten über die Liebe“ (Regie: M. Malitsch), „Liebe auf dem Heu“ (Regie: W. Tschikow, S. Kurbanow, A. Saidocha), „Flügel eines Engels“ (Regie: M. Malitsch). Polinas erste Rollen fanden im Theater statt, zunächst die Diplomaufführung, dann das Stück „Blaise“, danach luden Filmregisseure sie in die Fernsehserien „Bombily“ (Tochter des Jägers; Regie: A. Kalugin) und „Raskrutka“ (Freundin von Krainowa; Regie: E. Anaschkin) ein. Schließlich erhielt sie eine Einladung für eine Hauptrolle in der Fernsehserie „Der letzte Kordon“ (Regie: A. Kopeikin) und im Jahr 2009 – in die Fernsehserie „Zwei Anton“ (Regie: L. Masor).

Im Jahr 2012 wurde in der Juli-Ausgabe von „Maxim“ eine Fotostrecke von Polina Maximowa veröffentlicht. Von April 2015 bis Dezember 2023 war sie Moderatorin der Sendung „Solches Kino“ auf TNT.

Im September 2015 drehte sie im Clip zum Lied „Sumasschedschaja“, dessen Autor ihr Partner aus der Serie „Defftschonki“ Alexei Worobjow ist. Im Jahr 2016 drehte sie im Clip von Alexei Worobjow zum Lied „Samaja krassiwaja“ und im Jahr 2017 – in seinem Clip zum Lied „Ja tebja ljublju“.