Полина Чернышова окончила Театральный институт им. Щукина в 2014 году, после чего была принята в Первую студию Вахтанговского театра. С 2018 года она работает в труппе Театра имени Евгения Вахтангова.

В кинематографе актриса дебютировала в сериале «Тихий Дон» режиссера Сергея Урсуляка. На сегодняшний день в ее фильмографии 12 ролей, включая участие в фильме «Легенда о Коловрате» (2017).