Polónyi Gyöngyi 1942. április 13-án született Budapesten. A színművészetin az 1964-ben végzett osztályba járt, amelyben a színésznőjelöltek rögtön sztárok lettek. A főszereplő Polónyi Gyöngyi, valamint Béres Ilona, Halász Judit és Tordai Teri az Esős vasárnap című filmben tűntek fel, a film azóta is gyakran látható.
Egyszerre indult a négy színésznő pályája, Polónyi Gyöngyi azonban mintegy két évtizede eltűnt a magyar színpadokról és másfajta szolgálatnak szentelte életét: az egyik pesti kórházban végzett jószolgálatot beteg, idős, elhagyott emberek mellett.
Polónyi Gyöngyi negyedikes gimnazistaként filmfőszerepet kapott, pályája elején sokat foglalkoztatta a film és a televízió. A Fűre lépni szabad és az Esős vasárnap mellett szerepelt A kőszívű ember fiai, valamint a Napló szerelmeimnek című filmben is.
A színésznő diploma után egy évadra a Pécsi Nemzeti Színházhoz szerződött, 1965-tól a Thália Színház tagja volt. Már főiskolásként több szerepet játszott a Thália Színházban, néhány év alatt főszerepek sorát alakította, játszott erős tartású drámai nőalakokat, később inkább kisebb karakterszerepekben volt látható.
Szerepei között megtalálható Reich Kató (Fejes Endre: Rozsdatemető), Irina (Csehov: Három nővér), Tóth Flóra (Bródy Sándor: A tanítónő), Maria (Hemingway: Akiért a harang szól), Melinda (Katona József: Bánk bán), Fehérvállú (Szép asszonyok egy gazdag házban), Anna (Wojtyla: Az aranyműves boltja). Polónyi Gyöngyi utoljára a Thália Színházban játszott, amelynek csaknem három évtizedig a tagja volt.
