Яков Петрович Полонский родился 18 (6 декабря ст.с.) 1819 г. в Рязани в небогатой дворянской семье. В 1838 г. окончил Рязанскую гимназию. Началом своей литературной деятельности Полонский считал 1837 г., когда представил одно из своих стихотворений цесаревичу, будущему царю Александру II, путешествовавшему по России в сопровождении своего воспитателя В. А. Жуковского.
В 1838 г. Полонский поступил на юридический факультет Московского университета (окончил в 1844). В студенческие годы сблизился с А.Григорьевым и А.Фетом, которые высоко оценили талант молодого поэта. Познакомился также с П.Чаадаевым, А. Хомяковым, Т. Грановским. В журнале «Отечественные записки» в 1840 г. было впервые опубликовано стихотворение Полонского «Священный благовест торжественно звучит…» Печатался в журнале «Москвитянин» и в студенческом альманахе «Подземные ключи».
В 1844 г. вышел первый поэтический сборник Полонского «Гаммы», в котором заметно влияние М. Лермонтова. В сборнике уже встречались стихи, написанные в жанре бытового романса («Встреча», «Зимний путь» и др.). В этом жанре был впоследствии написан и шедевр лирики Полонского «Песня цыганки» («Мой костер в тумане светит…» (1853).
По окончании университета Полонский переехал в Одессу, где выпустил второй поэтический сборник «Стихотворения 1845 года» (1845). Книга вызвала отрицательную оценку В. Г. Белинского, который увидел в авторе «ни с чем не связанный, чисто внешний талант». В Одессе Полонский стал заметной фигурой в кругу литераторов, продолжавших пушкинскую поэтическую традицию. Впечатления одесской жизни впоследствии легли в основу романа «Дешевый город» (1879).
В 1846 г. Полонский получил назначение в Тифлис, в канцелярию наместника М. Воронцова. Одновременно стал помощником редактора газеты «Закавказский вестник», в которой печатал очерки. В Тифлисе в 1849 г. вышел поэтический сборник Полонского «Сазандар» («Певец»). В него вошли баллады и поэмы, а также стихи в духе «натуральной школы» — т.е. изобилующие бытовыми сценами («Прогулка по Тифлису») или написанные в духе национального фольклора («Грузинская песня»).
В 1851 г. Полонский переехал в Петербург. В дневнике 1856 г. записал: «Не знаю, отчего я чувствую невольно отвращение от всякого политического стихотворения; мне кажется, что в самом искреннем политическом стихотворении столько же лжи и неправды, сколько в самой политике». Вскоре Полонский определенно заявил о своем творческом кредо: «Мне не дал Бог бича сатиры… / И для немногих я поэт» («Для немногих», 1860).
В Петербурге Полонский издал два поэтических сборника (1856 и 1859), а также первый сборник прозы «Рассказы» (1859), в которых Н. Добролюбов заметил «чуткую восприимчивость поэта к жизни природы и внутреннее слияние явлений действительности с образами его фантазии и с порывами его сердца». Д. Писарев, напротив, считал подобные черты проявлениями «узенького психического мира» и относил Полонского к числу «микроскопических поэтиков».
В 1857 г. поэт уехал в Италию, где изучал живопись. В Петербург вернулся в 1860 г. Пережил личную трагедию — смерть сына и жены, отразившуюся в стихах «Чайка» (1860), «Безумие горя» (1860) и др. В 1860-е годы написал романы «Признания Сергея Чалыгина» (1867) и «Женитьба Атуева» (1869), в которых заметно влияние И. Тургенева. Полонский печатался в журналах разного направления, объясняя это в одном из своих писем А. Чехову: «Я всю жизнь был ничей».
В 1858-1860 гг. Полонский редактировал журнал «Русское слово», в 1860-1896 гг. служил в Комитете иностранной цензуры. Вообще же 1860-1870-е годы были отмечены для поэта читательским невниманием и житейской неустроенностью. Интерес к поэзии Полонского вновь возник в 1880-е годы, когда вместе с А.Фетом и А. Майковым он входил в «поэтический триумвират», пользовавшийся уважением читающей публики. Поэт дружил с Чеховым, внимательно следил за творчеством К. Фофанова и С. Надсона. В стихах «Сумасшедший» (1859), «Двойник» (1862) и др. предсказал некоторые мотивы поэзии 20 века.
В 1890 г. Полонский писал А. Фету: «По моим стихам можно проследить всю жизнь мою». В соответствии с этим принципом отражения внутренней биографии он построил свое итоговое «Полное собрание сочинений» в 5 тт., вышедшее в 1896 г. Умер Полонский в Петербурге 30 (18 ст.с.) октября 1898 г.