Steelers avsluttet sesongen på førsteplass i AFC North med et sesongresultat på 12–4. Den 18. januar 2009 hadde Polamalu fire taklinger, to forsvarte pasninger og en interception fra Joe Flacco som ble returnert 40 yards for en touchdown i fjerde kvarter da Steelers slo Baltimore Ravens 23–14 i AFC Championship Game. Han var en starter i Super Bowl XLIII og hadde to taklinger mens Steelers sikret seieren over Arizona Cardinals 27–23.