Раннее детство Полина провела в Греции. Мама певицы — профессиональная танцовщица, работавшая в то время в греческом балете. Несколько лет семья жила на две страны, но после смерти отца Гагариной, они решили перебраться обратно в Россию.
Школу Полина окончила экстерном и в 14 лет поступила в эстрадно-джазовое училище.
Наталья Андриянова — педагог Полины в Государственном музыкальном училище эстрадно-джазового искусства посоветовала принять участие в музыкальном конкурсе «Фабрика Звёзд».
Полине удалось стать участницей реалити-шоу «Фабрика звезд-2». Она попала под крыло Максима Фадеева и заняла первое место. Впрочем, дальнейшие профессиональные отношения с продюсером не сложились, и Полина стала подопечной Константина Меладзе, с которым сотрудничала до 2015 года.
Первые шаги в профессии Гагарина делала, будучи брюнеткой. Но однажды резко сменила имидж, перекрасившись в блондинку и сменив прическу.
Гагарина боится летать на самолете.
В 2007 году Полина вышла замуж за актера Петра Кислова и в этом же году родила сына Андрея. Любовь и брак, почти по Бегбеддеру, продлились три года, и в 2010-м супруги развелись. Нынешний муж певицы — фотограф Дмитрий Исхаков.
Несколько лет назад певица застраховалась от различных рисков почти на миллион долларов. Страховой полис предусматривает защиту не только по стандартному набору рисков по несчастным случаям и болезням, но и включает страхование самого ценного для артистки – голоса.
Гагарина была телеведущей кулинарного шоу «Вкусно жить». Однако, как она сама признается, готовить не умеет.
Гагарина стала послом 27 Всемирной летней Универсиады в Казани в 2013.
Полина следит за модными тенденциями и всегда стильно одевается. В 2013 году ей даже вручили премию «Fashion People Awards» как лучшей Fashion»-певицы.
В 2015 году похудевшая на 40 килограмм (!!!) Гагарина едет покорять Европу, представляя Россию на «Евровидении» с англоязычной песней «Million Voices», где занимает второе место. В том же году Полину приглашают выступить наставником в главном вокальном конкурсе страны «Голос» на Первом канале.
Instagram певицы насчитывает несколько миллионов подписчиков.
Согласно рейтингу журнала Forbes, доход Полины Гагариной в 2017 году составил 1,9 миллиона долларов.