Polina Vladimirovna Maksimova nació en una familia de actores, la de Vladimir y Svetlana (Lana) Maksimov.

Estudió en un gimnasio en la clase de humanidades. Empezó a actuar en la escuela, en el círculo de teatro de L. I. Sobolev. En 2010 se graduó en la Escuela Superior de Teatro Shchepkin (curso de Nikolai Afonin). El trabajo de diploma de Polina fue el papel de Larisa Ogudalova en la obra «La dote», y más tarde interpretó a Genevieve en la obra basada en la pieza de Claude Magnier «Blaise». Comenzó a actuar en cine durante sus estudios, con el papel de Natalya Kvitko en la serie de televisión «Llévame contigo». Después, Polina Maksimova actuó en películas como «Dos historias de amor» (dir. M. Malich), «Amor en el heno» (dir. V. Chikov, S. Kurbanov, A. Saidokha), «Alas de ángel» (dir. M. Malich). Los primeros papeles de Polina fueron en el teatro, primero la obra de diploma, luego la pieza «Blaise», tras lo cual los directores de cine la invitaron a las series de televisión «Bombily» (la hija del guardabosques; dir. A. Kalugin) y «Raskrutka» (la amiga de Krainova; dir. E. Anashkin). Finalmente, recibió una invitación para un papel principal en la serie de televisión «El último cordón» (dir. A. Kopeykin), y en 2009, en la serie de televisión «Dos Anton» (dir. L. Mazor).

En 2012, en el número de julio de «Maxim» se publicó una sesión fotográfica de Polina Maksimova. Desde abril de 2015 hasta diciembre de 2023 fue presentadora del programa «Tal cine» en «TNT».

En septiembre de 2015 apareció en el videoclip de la canción «Sumashedshaya», cuyo autor es su compañero de la serie «Deffchonki» Alexey Vorobyov. En 2016 apareció en el videoclip de Alexey Vorobyov de la canción «Samaya krasivaya», y en 2017 en su videoclip de la canción «Ya tebya lyublyu».