Родился в 1879 году. Был учеником и пансионером (т.е. постоянно жил при гимназии) Николаевской Императорской Царскосельской гимназии. В 1907 году окончил драматические курсы Московского театрального училища. До 1916 года — актер Малого театра. Один из самых популярных актеров дореволюционного кино. Первая роль — князь Андрей («Наташа Ростова» — 1915). Исполнял, в основном, роли великосветских героев-любовников. Витольд Полонский был дважды женат. Первый раз на актрисе Малого театра Вере Николаевне Пашенной (1887–1962), ставшей впоследствии Народной артисткой СССР , лауреатом Государственной и Ленинской премий. У них родилась дочь Ирина. Вторым браком был женат на актрисе Малого театра Ольге Гладковой. От этого брака у него родилась дочь Вероника - будущая актриса МХАТ Вероника Полонская. Летом 1918 года кинорежиссер Петр Иванович Чардынин и московский кинопредприниматель Дмитрий Иванович Харитонов обратились с просьбой к наркому просвещения Луначарскому: помочь группе киноработников выехать в Одессу для съемок. Получив разрешение, группа отправилась в Одессу. В ее составе были Вера Васильевна Холодная, Иван Мозжухин, Витольд Полонский. В ноябре 1918 года Одесса была занята войсками Антанты. А через несколько месяцев, 5-го января 1919 года, трагически погиб один из лучших актеров российского кинематографа Витольд Полонский, он умер от отравления недоброкачественными продуктами.