Полина Шамаева получила образование в Воронежском музыкальном колледже имени Ростроповичей (дирижёрско-хоровое отделение) и Академии хорового искусства имени В. С. Попова, которую окончила по двум специальностям – «хоровое дирижирование» и «сольное пение». Принимала участие в мастер-классах Любови Казарновской, Даренн Зиммер, Майкла Пола и Сары Аллегретты.
В настоящее время – солистка Московского театра «Новая опера» имени Е. В. Колобова и Венгерского государственного оперного театра в Будапеште.
В репертуаре Полины Шамаевой партии меццо-сопрано более чем в 30 произведениях кантатно-ораториального жанра. Она выступала в качестве солистки с различными коллективами в Большом зале Московской консерватории, Московском международном Доме музыки, Концертном зале имени П. И. Чайковского, Государственном Кремлевском дворце, Дворце музыки в Афинах, Symphony Hall в Осаке, Minato Mirai Hall в Йокогаме (Япония) и на других известных концертных площадках. Принимала участие в фестивалях: Владимира Спивакова в Кольмаре (Франция), в Рейнгау (Германия), Московском Пасхальном фестивале, фестивале Динары Алиевой Opera Art, «Преображение» в Ярославле, «Кремлёвские вечера» в Рязани, «Кружева» в Вологде, фестивале современной музыки имени Софии Губайдулиной Concordia в Казани и других. Сотрудничала с известными дирижёрами – Виктором Поповым, Саулюсом Сондецкисом, Владимиром Спиваковым, Михаилом Плетнёвым, Владимиром Мининым, Геннадием Дмитряком, Львом Конторовичем, Владимиром Понькиным, Гинтарасом Ринкявичюсом, Александром Сладковским, Фабио Мастранжело, Сергеем Кондрашёвым, Мурадом Аннамамедовым, Хансом-Кристофом Радеманном и другими.
Участвовала в концертном исполнении опер «Пиковая дама» (Полина), «Иоланта» (Лаура), «Царская невеста» (Дуняша) и «Русалка» (Княгиня). Принимала участие в записи «Свадебки» Стравинского (партия Матери, дирижёр – Геннадий Дмитряк) и «Евгения Онегина» Чайковского (партия Няни, дирижёр – Владимир Спиваков). Исполнила партию Кармен в рамках ледового шоу Натальи Бестемьяновой.
