Nei molti anni della sua attività poetica produsse una lirica di alto livello e di largo successo, alla cui base è una visione costante della natura, sulla quale Polonskij medita con toni estatici, talora svolgendo, alla maniera romantica, un discorso filosofico, altre volte abbandonandosi invece ad una vena sentimentale e perfino grottesca. È stato anche autore di poesie per l'infanzia.
Viene citato in un breve racconto in prosa di Alexander Solzenicyn del 1959 intitolato "le ceneri del poeta".
