Окончила начальную школу, курсы птицеводов. Работала заведующей колхознойптицефермой.
Полина вспоминала о встрече с первой советской лётчицей З. П. Кокориной : «Я была птичницей. У нашей деревни сел самолёт. Вышла женщина. Я вся загорелась: и женщины могут летать?!»[4].
Первый муж (с 1 февраля 1926 года) — односельчанин Степан Мефодьевич Говяз (11 (24) октября 1906—1941), военный лётчик, капитан. Он сыграл решающую роль в том, что супруга тоже выбрала авиацию. В апреле 1931 года Полина Говяз уехала из Новоспасовки к своему мужу в Качу, где тот служил. Степан и подготовил жену к поступлению в Качинскую школу военных пилотов. Когда Полину Говяз стали готовить к установлению авиационных рекордов, супругов-лётчиков намеренно разлучили, отправив Степана на службу в Ростовскую область. Позже, в 1936 году, его репрессировали, документы о его существовании — уничтожили. След Степана Говяза потерялся в исправительно-трудовом лагере под г. Баку, после марта 1941 года. Все попытки выяснить его дальнейшую судьбу не дали результатов. Реабилитирован посмертно 22 ноября 2001 года.
Первая попытка Полины поступить в Качинскую школу лётчиков не увенчалась успехом. Училища размещались на нескольких площадках, куда к 12 часам на самолёте У-2 привозили стартовый завтрак. В этих постоянных полётах лётчики-инструкторы разрешали Полине подержаться за управление. Так она научилась управлять У-2. Затем, во время визита на «Качу» К. Е. Ворошилова, она упросила его зачислить её в училище, которое окончила в 1933 году. Член ВКП(б) с 1932 года.
Служила лётчиком, командиром звена в истребительной авиации.
Второй муж (с 11 февраля 1934 года) — однополчанин, советский лётчик-истребитель и военный деятель, генерал-лейтенант, Герой Советского Союза Александр Степанович Осипенко (19 мая (1 июня) 1910 — 22 июля 1991), воевавший в Испании. Однако, до 1936 года, Полина Денисовна носила фамилию Говяз, о чем свидетельствуют документы. Лишь в 1936 году сменила ее на Осипенко.
Летом 1937 года П. Д. Осипенко побила три мировых рекорда высотных полётов с грузом и без нагрузки. В 1938 году она возглавила беспосадочный перелёт Севастополь — Архангельск; её экипаж установил также международный женский рекорд дальности полёта по замкнутой кривой.
24—25 сентября 1938 года Гризодубова, Осипенко и Раскова должны были осуществить беспосадочный перелёт на Дальний Восток, как предполагалось, из Москвы в Комсомольск-на-Амуре на самолёте АНТ-37 «Родина». Однако из-за сложных погодных условий они не смогли найти комсомольский аэродром, а очутились с пустыми баками ближе к побережью Охотского моря. Гризодубова, будучи командиром самолёта, приняла решение о жёсткой посадке в лесу. Расковой был отдан приказ прыгать из самолёта — спустя десять дней её нашли в лесу живой. Гризодубова и Осипенко остались в самолёте и также выжили в аварийной посадке. Таким образом они установили рекорд по дальности перелёта среди женщин протяжённостью 6450 км (по прямой — 5910 км), и каждая из трех лётчиц была удостоена звания Героя Советского Союза.
За выполнение этого перелёта и проявленные при этом мужество и героизм 2 ноября 1938 года Полине Денисовне Осипенко присвоено звание Героя Советского Союза.
После перелёта Москва — Дальний Восток П. Д. Осипенко — инспектор по технике пилотажа, наставник пилотов-истребителей. Избиралась делегатом XVIII съезда ВКП(б).
Полина Денисовна Осипенко погибла в авиационной катастрофе утром 11 мая 1939 года во время учебно-тренировочных сборов на новом самолёте УТИ-4 вместе с начальником главной лётной инспекции ВВС РККА А. К. Серовым. Самолёт разбился возле деревни ВысокоеРыбновский район (Рязанская область).
Первый муж с 1 февраля 1926 года — Степан Мефодьевич Говяз (11 (24) октября 1906—1941), второй муж с 11 февраля 1934 года — Александр Степанович Осипенко (19 мая (1 июня) 1910 — 22 июля 1991)[5].
Имя Осипенко в 1939 году присвоено Одесской военной авиационной школе, Днепропетровскому областному аэроклубу, Бердянскому учительскому институту (педагогический институт, позже университет).
осенью 1940 года в городе Вижница Черновицкой области была организована ремесленная артель имени Полины Осипенко, однако после оккупации города немецко-румынскими войсками (5 июля 1941 года) она прекратила своё существование[11]
Сорт сирени «Полина Осипенко» выведен московским селекционером Л. А. Колесниковым.
В 1940 году в Крыму основан совхоз-завод «Полина Осипенко», одно из крупнейших виноградных хозяйств Крыма. Из мускатных сортов винограда, произрастающих на землях совхоза-завода, Инкерманский завод марочных вин изготавливает белое полусухое вино «Мускат Осипенко».
В городе Комсомольск-на-Амуре — памятная табличка на доме по улице Кирова, в котором временно проживал экипаж самолёта «Родина» после своего спасения.
В городе Барнауле — квартал в Железнодорожном районе.
Именем Полины Осипенко названо грузовое судно[12].
В городе Кызылорда есть средняя школа № 8 имени П. Д. Осипенко.
В 1939 году в центре города Оренбурга был заложен сквер имени П. Д. Осипенко. Также её именем названа одна из улиц.
↑К. А. Пронякин. Небесная Полина. // Приамурские ведомости, № 39, 5 окт. 2022 г., стр. 17.
↑Бердянск // Большая Советская Энциклопедия. / под ред. А. М. Прохорова. 3-е изд. том 3. М., «Советская энциклопедия», 1970. стр.211
↑Бердянск // Украинская Советская Энциклопедия. том 1. Киев, «Украинская Советская энциклопедия», 1978. стр.432
↑Вижниця, Вижницький район, Чернівецька область // Історія міст і сіл Української РСР. Чернівецька область. — Київ, Головна редакція УРЕ АН УРСР, 1969.
↑Божаткин М. И. Дальние берега. — Киев: Радянський письменик, 1982. — 256 с.
Осипенко Полина Денисовна // Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1988. — Т. 2 /Любов — Ящук/. — С. 209. — 863 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-203-00536-2.
Осипенко А. Н. Две звезды. — М.: Фонд содействия авиации Русские витязи, 2009. — ISBN 978-5-903389-12-4.
Гризодубова В.Дочь народа // Героини: очерки о женщинах — Героях Советского Союза / ред.-сост. Л. Ф. Торопов; предисл. Е. Кононенко. — Вып. 2. — М.: Политиздат, 1969. — 463 с.
Пронякин К. А. Первые летчики на Дальнем Востоке России: влетевшие в историю (справочник. 196 биографий). К 80-летию Хабаровского края, к 95-летию Гражданского Воздушного флота России и к 100-летию Восточного военного округа. Приветствия: Героя России Г. В. Жидко, С. И. Авакянца, С. И. Фургала, А. С. Николаева; предисл. Т. В. Барановой; послесл.: А. М. Будника, В. М. Куканова. — Хабаровск: ООО «МедиаМост»; РГО, 2019. — 160 с., ил. (Серия: История развития авиации на Дальнем Востоке), стр. 81-82.