1949-ben kapta meg aBSc diplomáját. Egy évvel később (1950)MSc diplomát szerzett. 1952-benPhD tudományos fokozatot kapott. 1952–1954 között a Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács posztdoktorális ösztöndíjasa volt. 1954–1956 között aPrincetoni Egyetem tudományos munkatársa volt. 1956-tól az egyetemkémiai tanszékén dolgozott.
1956-ban akanadaiTorontóban telepedett le. 1956–1957 között aTorontói Egyetem előadója, 1957–1960 között tanársegédje, 1960–1962 között docense, 1962-től kémiai professzora, 1974-től intézetvezető lett. 1958-ban Kenneth Cashionnal együtt tették meg első felfedezésüket a kemolumineszcencia területén, amikor egy gerjesztett állapotú atom fényt bocsát ki. 1974 óta kémia és fizika professzor. 1979–1980-ban Guggenheim-ösztöndíjas volt.1986-bankémiai Nobel-díjjal tüntették ki „az elemi kémiai folyamatok dinamikájával kapcsolatos felfedezéseiért”.2001 óta aMagyar Tudományos Akadémia tiszteleti tagja.
Kanada egyik legnagyszerűbb vegyésze, elismerten kiemelkedő tehetség a kémiai reakciók dinamikájában. Az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémia tiszteletbeli tagja, az USA Nemzeti Tudományos Akadémia külföldi tagja.
Magyar szülők gyermekeként születettBerlinben. Apja a nevespolihisztor,Polányi Mihály, nagybátyja pedigPolányi Károly gazdaságtörténész, szociálfilozófus, társadalompolitikus. Édesanyja Kemény Magda. 1958-ban feleségül vette Anne Ferrar Davidsont.
The dangers of nuclear war; szerk. Franklyn Griffiths, John C. Polanyi, előszó Pierre Elliott Trudeau; University of Toronto Press, Toronto–Buffalo–London, 1979 (Pugwash symposium)