Krzysztof Polonek urodził się w Krakowie. Pochodzi z muzycznej rodziny, jego ojciec Zdzisław Polonek altowiolista również pracował w Berliner Philharmoniker. Matka Krzysztofa Polonka jest pianistką.
Ojciec był też jego pierwszym nauczycielem. Polonek studiował u Tomasza Tomaszewskiego w Berlin’s Universität der Künste, następnie w klasie Thomasa Brandisa Lubece i u Markusa Beckera w Hochschule für Musik, Theater und Medien w Hanowerze. Obronił doktorat na Akademii Muzycznej im. Karola Lipińskiego we Wrocławiu.
W Berliner Philharmoniker pracuje od 2009 r. Wcześniej był członkiem orkiestr Deutsche Oper Berlin, the Dresden Philharmonie and the Rundfunk-Sinfonieorchester Berlin. Jest też członkiem Berlin Piano Trio.
W lutym 2019 r. wygrał przesłuchania na stanowisko koncertmistrza Berliner Philharmoniker, tym samym rozpoczynając okres próbny. Zastąpił na tym stanowisku Andreasa Buschatza.
"Jako koncertmistrz mam inny poziom odpowiedzialności, ponieważ jestem łączem między pojedynczymi sekcjami instrumentów, solistami a dyrygentem" - podkreślił Polonek cytowany na stronie instytucji.
