Polamalu ble født i Garden Grove i California Da han var åtte år gammel reiste han på ferie til Tenmile i Oregon med en onkel og tante i tre uker, og etterpå tryglet han moren om å flytte til Oregon. Han ble uteksaminert fra Douglas High School i Winston i Oregon. Mens han var der spilte han amerikansk fotball. Til tross for at han kun spilte i fire kamper som senior på grunn av skade ble han utpekt til Super Prep All-Northwest-laget i 1998, Western 100 og All-Far West Leagues andrelag. Polamalu spilte på begge side av ballen og løp for 671 yards med ni touchdowns og hadde tre interceptions.