Polina Gagarina ble født i Moskva, men vokste opp iHellas, der moren jobbet somballettdanser. I 1993 døde faren, og familien flyttet tilbake til Russland, før de igjen flyttet tilbake til Hellas og bosatte seg iAthen. Etter å ha fullført utdannelsen i Hellas, flyttet Gagrina til bestemoren iSaratov iRussland.
Som 16-åring i 2003 deltok Gagarina i sesong 2 av det russiske talentshowetStar Factory. Hun fremførte flere sanger avMaksim Fadejev og vant til slutt konkurransen. Siden sluttet hun seg til jentegruppen Playgirls, men gruppen ble oppløst kort tid etter.
I 2008 ga Gagarina ut singelen «Komu, zatsjem?», en duett med den russiske sangeren Irina Dubtsova. I mars 2010 slapp hun sitt andre studioalbum,О себе. I 2012 begynte hun et samarbeid med den russisk-georgiske produsenten Konstantin Meladze. Sammen med Meladze spilte hun inn fire singler: «Spektakl okontsjen» (spillet er over), «Njet» (nei), «Navek» (for alltid) og «Sjagaj" (kamp).
I 2019 deltok Gagarina i det kinesiske talentshowetSinger 2019. Hun er den tredje europeeren som deltar i konkurransen, etter britiskeJessie J ogKristian Kostov fraBulgaria. Hun nådde til slutt finalerunden i april 2019 på tv-kanalenMango TV.[5]