Музикалната ѝ кариера започва, когато е едва 4-годишна. През 1995 г. става първият член на току-що сформираната детска вокална група „Бон-бон“. Нейният първи продуцент и вокален педагог е Рози Караславова. В продължение на шест години Генова е водеща на детското шоу. Тя си партнира с големи имена от българската поп сцена катоГеорги Христов,Йорданка Христова иНели Рангелова. С Нели Рангелова „Бон-бон“ участват на „Златния Орфей“ и печелят специалната награда на БНТ.[1]
Четири пъти участва на българския финал заЕвровизия – през 2005 г. и 2006 г. с „Мелъди“, а впоследствие през 2009 г. и 2011 г. като самостоятелен изпълнител. През 2011 г. нейната песен „На инат“ печели правото да участва наЕвровизия 2011 вДюселдорф.
Генова излиза във втория полуфинал под номер 10, но не успява да се класира за финала. Завършва на 12 място заедно с представителките наСловакия „Туинс“ с 48 точки, като само шест точки я разделят от участие на финала. По-късно става ясно, че е завършила на 12 място при журитата и на 14 място при зрителския вот.[2]
През 2011 г. Генова е член на журито в първия сезон на музикалното шоу „Екс Фактор“. В реалити шоуто тя е треньор на групите. През същата година озвучава една от главните героини Смърфиета в дублажа на филма „Смърфовете“. Става рекламно лице наМакдоналдс.[3]
През 2013 година участва в реалити шоуто „Музикална академия“, където почти винаги заема първите места в седмичните класирания. В края на сезона печели първото място в конкуренцията наДичо Христов, Георги Кючуков иКичка Бодурова.
През февруари 2016 година БНТ избира Поли Генова за представител на България наЕвровизия 2016, където тя участва с песента „If Love Was a Crime“. След като е класирана като един от десетте участници в своя полуфинал,[5] тя завършва на 4 място на финала след Украйна, Австралия и Русия, рекордно класиране за България до 2016 година.[6]