Родилась 6 июня 1975 года в Красноярске.
В 1998 году окончила Школу-студию МХАТ (курс О. Табакова).
С 1998 по 2006 год – актриса Театра Табакова.
С 2001 года Юлия Полынская занята в спектаклях МХТ им.Чехова. Кроме того, она играет в антрепризе и в театре «Практика».
Дебютировав в кино в 2003 году, за 8 лет актриса сыграла более 20-ти ролей в российских фильмах и сериалах.
Олег Табаков о Юлии Полынской (из интервью 2000 года):
«Юлия Полынская приехала учиться в Москву из Красноярска. Она удивила и поразила меня одной из первых своих самостоятельных работ: Вассой Железновой из пьесы М. Горького. Уже клишированная от частого употребления сцена Вассы и революционерки Рашель. Каким образом Господь Бог и через своих подчиненных смог нашептать этой 18-летней девочке эти повороты логики, эти нюансы и эти удивительные интонации? Впрочем, Васса Железнова всерьез — это нечто, что будет еще впереди. На сегодня — это нормальная, трудная, регулярная работа в театре, а главное ее создание на сегодня — это ее крохотный сын. Я желаю ей сил, здоровья, а роли, главные и неглавные, уже ждут ее».