Полина Ауг родилась 21 сентября 1995 года в городе Москва. Ее мать - актриса Юлия Ауг, а отец - Степан Золотухин, бизнесмен. Детство Полина провела в Эстонии и в Красноярске, где живут ее бабушка с дедушкой. В 10 лет девочка переехала в Москву. В 2010 году стал выпускницей средней школы № 1321.
С 2013 года по 2014 году Полина училась на актерском факультете Школы-студии МХАТ. О своем поступлении она рассказывала: «Было очень сложно, но так здорово, я безумно счастлива! Я на творческих экзаменах читала Бродского, Цветаеву, Вырыпаева...». В 2014 году Полина перевелась в Российский университет театрального искусства - ГИТИС, мастерская Сергея Анатольевича Голомазова.
В кино Полина Ауг дебютировала в 2012 году, исполнив роль марийской девушки Оналчи в фильме Алексея Федорченко «Небесные жены луговых мари». Так же в этой картине снялась ее мать Юлия Ауг. В 2014 году Полина приняла участие в фильмах «Ангелы революции», «Мамы 3» и сериале «С чего начинается Родина» в роли Ольги. В 2015 году снялась в короткометражке «Смарагд» и фильме «Орлеан», а в 2016 году - в сериале «Доктор Рихтер».
В 2017 году Полина исполнила главную роль в комедийном фильме «Девушка с косой» режиссера Ольги Поповой. В этой ленте актриса играет устрашающую девушку с косой, которая ищет заветный адрес в предверии Нового года.