Леонова Полина закончила фельдшерско-акушерскую школу в городе Ленинске-Кузнецком. В РККА с 12.07.1941 года. Место призыва: Ленинск-Кузнецкий РВК, Новосибирская обл., Ленинск-Кузнецкий р-н.
03.04.1942 награждена медалью «За боевые заслуги».Звание: военфельдшер.

Местом службы стала 378-я стрелковая Новгородская Краснознамённая дивизия — войсковое соединение Красной Армии в Великой Отечественной войне.

В январе 1942 года в бою у с.Водосы под минометным и ружейно-автоматным огнем противника, не щадя своей жизни, оказывала помощь раненым бойцам и командирам. Только в этом бою, под руководством Полины, санитарный взвод вынес с поля боя более 30 раненых с их оружием. За этот бой Полина награждена 03.04.1942 медалью «За боевые заслуги».

В 1942 года в результате длительных и кровопролитных боев 378-я стрелковая дивизия оказалась в окружении, отбивая в течение марта 1942 года атаки немецких войск. 31 марта 1942 года дивизия (без 1256-го стрелкового полка) была окружена на пятачке полтора на два с половиной километра между реками Полисть и Глушица у ручья Скребельского. Долго пытались выйти из окружения.

В один из дней, с 10 по 20 апреля, снаряд попал в палатку с ранеными солдатами, где в это время находилась и Полина…

Полину похоронили в Новгородской области, Чудовском районе,  у д. Мостки. Там находится мемориал «Любино поле».