Polihroniade va participar, representant Romania, en deu Olimpíades d'escacs entre els anys 1966 i 1988 (cinc cops com a 1r tauler), amb un resultat de (+60 =27 –21), per un 68,1% de la puntuació. El seu millor resultat el va fer a l'Olimpíada del 1966 en puntuar 7½ de 9 (+7 =1 -1), amb el 83,3% de la puntuació, i que li significà aconseguir la medalla d'or individual del segon tauler. També guanyà l'or a l'Olimpíada del 1982 i plata a l'Olimpíada del 1984, i juntament amb l'equip quatre medalles de plata i dues de bronze.