I sesongåpningen mot Miami Dolphins satte Polamalu en personlig sesongrekord med ti taklinger, samt to forsvarte pasninger og en interception på et pasningsforsøk fra Joey Harrington da Steelers vant 28–17. Den 15. oktober hadde han personlige sesongrekorder med både ni solotaklinger og tre forsvarte pasninger, og returnerte også en interception 49 yards da Steelers slo Kansas City Chiefs 45–7 På grunn av en skulderskade måtte han stå på sidelinjen i uke 13 til 15. Polamalu avsluttet -sesongen med 76 taklinger (57 solo), syv forsvarte pasninger, og tre interceptions over 13 kamper. Han ble stemt til sitt tredje Pro Bowl på rad og stilte til start som strong safety i Pro Bowl 2007.