Polyakov sinh tại Tula, tỉnh Tula, Liên Xô. Tên ban đầu của ông là Valeri Ivanovich Korshunov; sau khi được cha dượng nhận nuôi năm 1957, thì ông đổi tên. Polyakov vào học trường trung học Tula số 4 và tốt nghiệp năm 1959. Sau đó ông vào học ở Học viện Y học Ivan Sechenov ở Moskva và tốt nghiệp bằng tiến sĩ y khoa. Ông tiếp tục nghiên cứu chuyên môn trong lãnh vực Y học du hành vũ trụ ở Viện các vấn đề Sinh học và Y học thuộc Bộ Y tế Moskva.

Ông được tuyển chọn làm nhà du hành vũ trụ trong Nhóm Y học 3 ngày 22.3.1972.

Ông là nhà du hành vũ trụ trên các chuyến bay của tàu Soyuz TM-6 / Soyuz TM-7 và Soyuz TM-18 / Soyuz TM-20 tới trạm không gian Mir.

Ông rút lui khỏi ngành du hành vũ trụ ngày 1.6.1995. Hiện nay ông là Phó giám đốc Bộ Y tế Moskva. Ông kết hôn và có một người con.