Полина Антонова е родена през 1977 в Бургас.
Завършва Средно музикално училище "П. Владигеров" – Бургас в класа по пиано на Мариана Канева.
През 2000 г. се дипломира в Държавна музикална академия "П. Владигеров" с бакалавърска, а през 2003 г. и с магистърска степен в класа по пиано на проф. Йовчо Крушев и камерна музика в класа на проф. Виктор Чучков.
Полина Антонова има специализации в Държавна музикална академия "П. Владигеров" по пиано /2000-2001/ в класа на проф. Крушев, музикална педагогика /2003-2004/ и камерна музика /2004-2005/ в класа на проф. Жени Захариева. Посещавала е майсторските класове на проф. Паоло Поличи, проф. Константино Мастропремиани и проф. Атанас Куртев.
Полина Антонова е лауреат на национални и международни конкурси:
- Международен конкурс "Музиката и земята" 2004 (София) - І награда камерна музика
- Международен фестивал "Надежди, Таланти, Майстори" 2002 ( Добрич) - ІІ награда камерна музика
- Музикални дни "Д.Ненов" 1991 (Разград) - ІІІ награда пиано
- ХІІ национален конкурс "Светослав Обретенов" 1990 (Провадия) – IV награда пиано
- ХІV конкурс за най-добро изпълнение на българска творба 1990 ( Бургас) - І награда пиано
Занимава се със солово и камерно музициране и е била солист на Бургаска филхармония и ансамбъл "Дианополис". Има осъществени записи за Българската национална телевизия, Телевизия "7 дни" и Националното радио. Свирила е на фестивалите "Нова Българска музика", "Съвременна акустична музика", Международен фестивал "Надежди, Майстори, Таланти ", "Музика сериозо", "Софийско лято", "Звук и връзка", "Млади виртуози" . Тя изнася концерти в Германия, Италия, Полша и други.
От 2010 г. Полина Антонова е редовен докторант в БАН - Институт за Изкуствознание, специалност "Музикознание и музикално изкуство ".