Леонова Полина родилась 26 августа 1990 года. В 2010 году окончила Российский университет театрального искусства - ГИТИС, курс Павла Осиповича Хомского и Валентина Васильевича Теплякова.

После окончания института устроилась на работу во МХАТ имени Максима Горького. На сцене театра её можно увидеть в ролях Сони Мармеладовой - «Преступление и наказание», Лизы Хохлаковой - «Монах и Бесёнок», Митиль - «Синяя Птица», Минкины - «Мастер и Маргарита», Дораличе - «Отчаянные влюбленные» и многих других постановках.

За свои театральные работы молодая актриса уже успела получить две премии - лауреата первой степени XX Фестиваля-конкурса «Студенческая весна РАТИ-2009», также за «Лучший драматический отрывок» - Гвендолен, «Как важно быть серьёзным».

Дебют молодой и талантливой артистки в кино, состоялся в 2010 году. Пока на её счету роли в четырёх сериалах «Маша в законе» 2010 года, «Невидимки» 2012 года «Сердце звезды» 2014 года и «Пятницкий. Глава четвёртая» 2014 года . В новом сезоне популярной детективной телесаги, где сотрудникам «Пятницкого» противостоит принципиальный сотрудник прокуратуры, поставивший целью разоблачить коррумпированную полицейскую группу Зиминой, молодая актриса играет одну из пособниц преступников.

В настоящее время Полина Леонова является актрисой Московского художественного академического театра имени Максима Горького и радует зрителей своей превосходной игрой и непривзойденным талантом вживаться в роль.