Jedna z najvýraznejších a najoceňovanejších svetových balerín Polina Semionova absolvovala tanečné štúdium na Moskovskej štátnej akadémii choreografie Veľkého divadla v Moskve. Už počas školy sa stala medzinárodne známou najmä vďaka úspechom na prestížnych tanečných súťažiach v Moskve, Petrohrade a Nagoji. Od roku 2004 prijala sólový angažmán v balete Štátnej opery v Berlíne a ako sedemnásťročná stala najmladšou prvou sólistkou v histórii Berlínskeho štátneho baletu, kde bola javiskovou partnerkou hviezdneho tanečníka Vladimíra Malakhovova. Od roku 2005 pôsobila ako stála hosťujúca sólistka Viedenského štátneho baletu a pravidelne hosťovala v hlavných úlohách najmä klasického repertoáru, ale aj na ďalších významných svetových scénach. Stvárnila dvojrolu Odetty-Odílie v zürišskej baletnej produkcii Labutieho jazera, ktorú nakrútila a vydala spoločnosť Bel Air Classiques. V roku 2011 debutovala v postave Kitri v balete Don Quijote v American Ballet Theatre, kde od roku 2012 stvárnila na poste prvej sólistky všetky hlavné postavy v dielach klasického baletného odkazu. Od roku 2012 hosťuje v Bavorskom štátnom balete a od roku 2014 je hosťujúcou prvou sólistkou Štátneho baletu Berlín. Jej repertoár zahŕňa všetky veľké roly v klasických baletoch, takisto aj v neoklasických dielach v choreografii svetových tvorcov (Kenneth MacMillan, John Cranko, Mauro Bigonzetti, Jerome Robbins, Maurice Béjart, Roland Petit, Jiří Kylián, Uwe Scholz, Vladimir Malakhov, William Forsythe a ďalší).

Medzi jej ocenenia patrí zlatá medaila z Moskovskej medzinárodnej baletnej súťaže v roku 2001, prvá cena z baletnej súťaže Vaganova-PRIX v Petrohrade a juniorská cena na medzinárodnej baletnej súťaži v Nagoji v roku 2002. V roku 2005 bola za úlohu Nikie v balete Bajadéra nominovaná na Cenu Benois de la Danse a v tom istom roku získala Cenu nemeckých kritikov. V roku 2007 bola kritikmi vyhlásená za najlepšiu tanečnicu v krajine. V roku 2014 získala za postavy stvárnené v ABT Cenu Benois de la Danse.

V Balete SND sa Polina Semionova predstaví v inscenácii Kennetha McMillana Manon po boku prvého sólistu Berlínskeho štátneho baletu Martina ten Kortenaara.