Полина Максимова родилась в актёрской семье Владимира и Светланы Максимовых. В 2010 году окончила Высшее театральное училище им. Щепкина. Дебют в кино состоялся в 2008 году с небольшой ролью в сериале «Возьми меня с собой». Затем актриса снялась в проектах «Две истории о любви», «Крылья ангела» и «Любовь на сене». Наибольшую известность получила благодаря роли в сериале «Деффчонки».

В фильмах «Без меня» (2018), «Семь ужинов» (2019), «Бег» (2020) и сериале «257 причин, чтобы жить» (2020) Полина Максимова исполняла сцены с обнажением. Эти работы подчеркнули её профессиональную зрелость и разнообразие амплуа в кино. За время карьеры актриса продемонстрировала широкий спектр ролей и продолжает активно сниматься.