Scrivi una continuazione per questo paragrafo - Dopo lo scoppio dell'Operazione Barbarossa nel giugno 1941, Polynin servì come comandante della 13a Divisione di aviazione bombardieri sul fronte occidentale. Nelle condizioni più difficili dei primi mesi della guerra, senza una adeguata copertura aerea, la sua unità combatté attivamente le forze tedesche in avanzata nelle battaglie di Białystok-Minsk e Smolensk, subendo perdite significative. Dall'agosto 1941 fu nominato comandante delle unità dell'aviazione sul fronte di Bryansk, durante il quale partecipò all'offensiva di Roslavl<unk>Novozybkov e alla battaglia di Mosca. Nel maggio 1942 fu nominato vice comandante della 2a Armata Aerea sul fronte di Bryansk, e dal settembre 1942 fu assegnato come vice comandante della 6a Armata Aerea del fronte nord-occidentale e nel 1943 fu nominato comandante della 6a Armata Aerea. Nel febbraio 1944, l'unità fu assegnata al 2 ° Fronte bielorusso e prese parte alle battaglie di Demyansk, Starorusskaya, Nevel
, Polesskaya, e l'operazione Bagration.