Родилась 12 июля 1989 года в Москве.
С детства увлекалась творчеством, была активной участницей школьного актерского кружка.
После окончания средней школы поступила в Высшее театральное училище имени Щепкина (курс Николая Афонина).
Еще во время обучения в институте Полина Максимова начала сниматься в кино. Первое появление на телеэкране Полины датируется 2008 годом, в сериале «Возьми меня с собой» (роль - Наташа Квитко). В этом сериале у девушки была маленькая роль, тем не менее она запомнилась, и начинающая актриса начала получать приглашения на съемки.
После окончания института (2010 год) Максимовой продолжали предлагать в основном второстепенные роли - например, в сериале «Бомбила» она играла дочь егеря; в сериале «Раскрутка» - подругу Крайновой. Первой главной ролью актрисы стала Леночка в сериале «Последний кордон».
Широко известна Полина Максимова стала после исполнения одной из главных ролей в ситкоме канала ТНТ «Деффчонки». Актриса сыграла гламурную блондинку Лелю (Олю Ржевскую). Это одна из четырех подружек, которые приехали из Саратова, снимают вместе одну квартирку и пытаются устроить свою жизнь. Оля Ржевская, яркая блондинка, выбирает путь содержанки. Она недавно рассталась с богатым мужчиной и сейчас находится в активном поиске. Сама тем временем, хоть и обитает в тесноте – в квартире вместе с тремя подружками, но живет, по уже сложившейся привычке, на широкую ногу. И, конечно, всегда прекрасно выглядит. С одной стороны, новая героиня Полины Максимовой – типичная блондинка из сериалов. Она красива и сексуальна, но не особо умна и не утруждала себя учебой в школе, поэтому считает, например, что ее однофамилец поручик Ржевский – один из героев «Войны и мира». Однако Полина Максимова подчеркивает, что не стоит сравнивать Олю Ржевскую с другими персонажами-блондинками на ТНТ. Из интервью Полины Максимовой: «Сравнений и с Аллочкой из «Универа», и с Машей Беловой из «Универа. Новой общаги» моей героине не избежать. Но, мне кажется, со временем зритель поймет, что мы разные».