Polina Serguéyevna Gagárina (en ruso, Полина Сергеевна Гагарина, nacida el 27 de marzo de 1987) es una cantante, compositora, actriz y modelo rusa que representó a Rusia en el Festival de la Canción de Eurovisión de 2015 con la canción "A Million Voices", quedando en segunda posición.
Gagárina nació en Moscú, en lo que era la antigua Unión Soviética, pero pasó la mayor parte de su juventud en Grecia. Su madre era bailarina de ballet. El padre de Polina falleció en 1993, por lo que su madre decidió retornar a Rusia, pero años más tarde retornarían a Atenas. Para completar su educación, Gagárina volvió a Rusia y se estableció en Sarátov con su abuela.
El 25 de agosto de 2007, se casó con el actor ruso Piotr Kislov, del cual tuvieron un hijo, Andréi, que nació el 14 de octubre de 2007. Se divorciaron el 31 de marzo de 2010. El 9 de septiembre de 2014 se casó con el fotógrafo Dmitri Isjákov.