После войны генерал-лейтенант В.С. Поленов продолжал командовать 108-м стрелковым корпусом. В феврале 1946 г. он был переведён в Северо-Кавказский военный округ на должность командира 6-го стрелкового корпуса. С марта 1947 г. – слушатель ВАК при Высшей военной академии им. К.Е. Ворошилова, по их окончании в июне 1948 г. назначен помощником командующего войсками Туркестанского военного округа по строевой части. С июля 1954 г. – помощник командующего войсками, он же начальник отдела боевой подготовки Воронежского военного округа, с марта 1957 г. – заместитель командующего войсками, он же начальник управления боевой подготовки этого же округа. С октября 1958 г. в запасе.

Награждён 2 орденами Ленина, 5 орденами Красного Знамени, орденами Суворова 1-й и 2-й ст., Кутузова 1-й ст., медалями, а также иностранными орденами.

В 2005 г. Тверская городская дума приняла решение о присвоении одной из улиц г. Тверь в районе новой застройки жилого массива "Исаевский" имени Генерала Поленова (https://v1serdyuk.ru/ulitsy/ulitsa-generala-polenova-a)