Polamalu er av amerikansk samoansk opphav og ble oppdratt av morens bror Salu Polamalu ute på landet i sørlige Oregon. Hans fødenavn var Troy Aumua, men tok morens etternavn i 2007 etter å ha brukt det i femten år. Polamalus onkel Kennedy Polamalu var running backs coach for Jacksonville Jaguars i fem år, en periode hvor Jaguars slo Polamalus Steeler sfire av fem ganger, og var også offensive coordinator for UCLA. En annen onkel, Aoatoa Polamalu, spilte nose tackle ved Penn State fra 1984 til 1988.