Родом из старинной дворянской семьи, Поленов был всесторонне образован, учился одновременно в Петербургском университете и Академии художеств. В 1871 году он получил диплом юриста и большую золотую медаль Академии за картину «Воскрешение дочери Иаира». Он был кумиром художественной молодежи, учителем И. И. Левитана, К. А. Коровина, А. Е. Архипова, А. Я. Головина.
Через два года после возвращения на родину из пенсионерской поездки за границу Поленов представляет на выставке картину «Московский дворик» (1878), вызвавшую всеобщий восторг. Сейчас вы не узнаете на ней Москву, скорее подумаете о провинциальном городке или даже деревне, но тогда на задворках центральных улиц древней столицы встречались и такие удивительно милые и откуда-то знакомые пейзажи. Все в нем родное и близкое: фигурка ребенка на первом плане, дощатый забор, неброские полевые цветы и словно врастающие в чистое небо маковки церкви...
Последующие пейзажи Поленова, «Бабушкин сад» (1878), «Заросший пруд» (1879) и другие, упрочили за ним славу одного из лучших пейзажистов России. Родина, какой художник помнил ее с детства, предстает перед нами в поздних пейзажах мастера — «Ранний снег» (1891), «Золотая осень» (1893).
Поленов не хотел останавливаться на достигнутом. Еще в юности он восхищался картиной А.А. Иванова «Явление Христа народу», с этого восхищения, собственно, и начался его путь в искусство. Художник захотел продолжить дело своего кумира и «создать Христа не только грядущего, но уже пришедшего в мир и совершающего свой путь среди народа».
Поленов дважды ездил в Палестину, и в 1887 году закончил самую крупную свою картину — «Христос и грешница» (авторское название «Кто из вас без греха?», цензурное — «Христос и блудная жена»). Благодаря изучению истории, мастеру удалось добиться удивительной достоверности окружающей обстановки и изображения самого Христа, пожалуй впервые представшего в исторически реальной одежде.
Вслед за этой картиной Поленов создает десятки работ серии «Из жизни Христа» и в каждой из них стремится приблизить библейский сюжет к реальности. Художник много работает в театре и является одним из основоположников реформы театрально-декорационного искусства. В Москве на его средства был построен Дом театрального просвещения (1915).
В последние годы жизни Поленов все больше времени проводит в своей усадьбе Борок на берегу Оки, где написаны многие его пейзажи. Здесь он собрал художественную коллекцию, на основе которой планировал открыть общедоступный музей. Сейчас в имении художника создан Музей-усадьба В.Д. Поленова, который так и называется — Поленово.
