Сергей Юрьевич Полонский родился в г. Ленинграде.

Окончил среднюю школу № 99 Выборгского района Ленинграда. Был призван в ряды Воздушно-десантных войск. Проходил срочную службу в 1990—1992 годах в 21-й отдельной десантно-штурмовой бригаде, расквартированной в Кутаиси, на зенитной установке ЗУ-23-2 зенитно-ракетной батареи. Бригада в период вооруженного конфликта между Южной Осетией и Грузией дислоцировалась в зоне боевых действий — в Цхинвале.

В 2000 году окончил Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. Получил квалификацию экономиста-менеджера по специальности «Экономика и управление на предприятии строительства». В 2002 году защитил кандидатскую диссертацию по теме «Формирование функциональных стратегий материально-технического снабжения строительного производства».

Профессиональную деятельность в отрасли строительства и девелопмента начал в 1994 году, создав и возглавив вместе со своими друзьями Артуром Кириленко и Натальей Павловой новую Санкт-Петербургскую строительно-отделочную компанию «Строймонтаж», которая, интенсивно развиваясь и заняв ведущие позиции в Санкт-Петербурге, вышла в 2000 году на московский строительный рынок.

Входил в совет директоров компании «Миракс Групп» реализовавшей жилые комплексы «Корона» и «Золотые ключи — II», бизнес-центр «Europe-Building». При этом ЖК «Золотые ключи-2» стали вторым проектом в Москве, реализованным командой Полонского, предложившего концепцию комфортного проживания «город в городе» с использованием помимо высотных жилых зданий также и коттеджного поселка с названием «Ы». Далее компания приступила к созданию бизнес-центров «Pollars» и «Europe Building». В 2002—2007 годах компания приступила к возведению жилых комплексов «Дом на Таганке», «Кутузовская Ривьера», «Миракс-Парк» и многофункционального комплекса «Федерация», расположенного в Московском международном деловом центре Москва-Сити и признаного Лучшим зданием в мире по версии международной ассоциации FIABCI.

Во время финансового кризиса, начавшегося в 2008 году, строительство проектов компании было приостановлено.

В феврале 2011 года Сбербанк России принял решение предоставить Mirax Group кредит в 373 млн $ сроком на 6 лет. 3 марта 2011 года на пресс-конференции Полонский озвучил решение совета директоров «Миракс Групп» о ликвидации бренда «Миракс», пообещав, что все обязательства группы по строительству объектов и выплате долгов будут выполнены. В мае 2011 года работы на недостроенных объектах были возобновлены.

6 июля 2012 года Полонский Сергей Юрьевич на основании акционерного соглашения выкупил у миноритариев компании Potok доли и стал обладателем 100% акций компании Potok8.