Zijn improvisatietalent, geestigheid en slagvaardigheid maakten allerwegen diepe indruk. Van zijn literair werk, dat redevoeringen, brieven, een geschiedeniswerk en vermoedelijk ook een werk over fysionomie omvatte, zijn slechts twee zogenaamde "meletai" bewaard gebleven: een gefingeerde redetwist tussen de vaders van twee Marathonstrijders om de eer de lijkrede te mogen houden. Deze zijn geschreven in een gematigd asianistische stijl. Het werk over fysionomie kan min of meer gereconstrueerd worden aan de hand van een Arabische vertaling en van een Griekse "epitome" vervaardigd door Adamantius (4e eeuw). Tot de leerlingen van Polemon behoorden o.a. Aelius Aristides en Herodes Atticus.