Галина Польских родилась 27 ноября 1939 года в российской столице, живет и работает в Москве. С восьми лет артистку растила бабушка по материнской линии Ефросинья Андриановна. Отец Польских погиб на фронте в начале Великой Отечественной войны. А мать болела туберкулезом и скончалась от болезни через несколько лет после смерти мужа.
С детства кумирами девочки были молодые советские артистки. Как и многие ее сверстницы, она мечтала сниматься в кино. Однако, по словам актрисы, это желание скорее было вызвано наивным представлением о красивой жизни звезд экрана и стремлением помочь бабушке.
Следуя за мечтой, Польских поступила во Всесоюзный государственный институт кинематографии (ВГИК) на курс Михаила Ромма, имея лишь опыт участия в художественной самодеятельности. Затем обучалась у прославленных мастеров Сергея Герасимова и Тамары Макаровой, назвывая эту возможность настоящим подарком судьбы. Вместе с ней обучались Жанна Болотова, Лидия Федосеева-Шукшина, Николай Губенко и другие в будущем популярные артисты.
После окончания ВГИКа Польских была принята в труппу Театра-студии киноактера, но начавшиеся съемки не позволяли ей уделять много времени театру. На театральную сцену она вернулась уже состоявшейся актрисой.
Дебютной работой Польских в кино стала роль семиклассницы Тани Сабанеевоей в картине «Дикая собака Динго», снятой режиссером Юлием Карасиком на киностудии «Ленфильм». Премьера киноленты состоялась в 1962 году. Фильм моментально стал популярным и вошел в собрание «Госфильмофонда СССР». Также он получил несколько престижных премий, среди которых «Золотая ветвь» на Кинофестивале детских фильмов в Венеции и диплом жюри на Международном кинофестивале в Вене.
Уже через год вышла киноэпопея Георгия Данелия «Я шагаю по Москве», где актриса исполнила роль Алёны, продавщицы пластинок в ГУМе. После этого фильма Польских проснулась звездой. Среди других ее известных работ — роль Клавдии в «Тени исчезают в полдень», Маруси в «Белых росах» и миссис Мегги Томпсон в картине «Человек с бульвара Капуцинов».
Всего на счету Галины Польских более сотни киноработ. В 2000-х годах она начала активно сниматься в сериалах. В их числе — «Граница. Таежный роман», «Моя прекрасная няня», «Ранетки» и другие.
В 1979 году актрисе было присвоено звание народной артистки РСФСР. Годом ранее она стала лауреатом Государственной премии РСФСР имени братьев Васильевых. Также актриса награждена орденом «За заслуги перед Отечеством» IV степени.
Галина Польских была дважды замужем, у нее две дочери. Еще первокурсницей она вышла замуж за третьекурсника с режиссерского отделения Фаика Гасанова. Через год у супругов родилась дочь Ирада. Она окончила киноведческий факультет ВГИКа и работает вторым режиссером. Когда Рада была маленькой, муж актрисы трагически погиб.
Во второй раз она вышла замуж за режиссера Александра Сурина. В 1968-м у пары родилась дочь Мария, однако вскоре родители девочки расстались. Младшая дочь актрисы окончила Российский университет дружбы народов (РУДН) и вышла замуж за гражданина Ливана, родив сына Филиппа. В детстве он учился в школе в Бейруте, потом продолжил учебу в Лондоне. Сейчас он владелец небольшой компании.