Under trening i offseason pådro Polamalu seg en hamstringsskade som førte til at han gikk glipp av nesten hele treningsleiren for 2008. Han startet 2007-sesongen med tre solotaklinger, en forsvart pasning og en interception fra Houston Texansa' Matt Schaub da Steelers vant 38–17. Hans statistisk beste kamp i sesongen kom 7. desember da Polamalu hadde ni taklinger, forsvarte en pasning, og fikk sin sesongs syvende interception på et pasningsforsøk fra Dallas Cowboys' quarterback Tony Romo. Steelers vant kampen 20–13. Dette var også hans fjerde kamp på rad med en interception. Han avsluttet seriespillet med 73 taklinger (54 solo) og satte personlige rekorder med 17 forsvarte pasninger og syv interceptions i 16 kamper som starter. Polamalu ble enstemmig utvalgt til AFCs strong safety for Pro Bowl 2009. Han ble også utpekt til All-Pro førstelag for andre gang.