Полина Максимова родилась в Москве в семье актеров Владимира и Светланы (Ланы) Максимовых. В школе играла в актерском кружке, в 2010 году окончила Высшее театральное училище им. Щепкина (курс Николая Афонина).
Первые роли в кино Полина Максимова сыграла еще в период учебы. В 2008 году она дебютировала в сериале «Возьми меня с собой», затем последовали полнометражные работы «Приключения в Тридесятом царстве», «Две истории о любви» и «Крылья ангела». Наибольшую известность Полине принесли роли в телесериалах — в частности, «Последний кордон» и «Деффчонки».
У Полины Максимовой есть несколько театральных работ. Ее дипломной работой была роль Ларисы Огудаловой в спектакле «Бесприданница». После она играла Женевьеву в спектакле по пьесе Клода Манье «Блэз».
