Любовь Полищук родилась 21 мая 1949 года в Омске в семье строителя и швеи. В детстве девочка перенесла рахит, из-за чего у нее были ноги «колесом» и косоглазие. Позже сама она рассказывала журналистам, что пыталась выпрямить ноги, перевязывая их скакалкой.
В юности Полищук хотела стать балериной, однако в училище ее не взяли из-за слишком высокого роста – 175 см. Тогда будущая звезда избрала актерскую стезю: после окончания школы она отправилась поступать в театральное в Москве. С первого раза не получилось – опоздала на вступительные экзамены. Вернувшись домой, Полищук начала работать в Омской филармонии.
Впоследствии она все же поступила во Всероссийскую творческую мастерскую эстрадного искусства, а спустя годы, уже имея успешную карьеру, заочно окончила ГИТИС.
В кино актриса дебютировала в 1974 году – исполнила эпизодическую роль в картине «Скворец и Лира», а популярность ей принес телефильм «12 стульев» 1976-го. В числе известных работ Полищук – картины «Тот самый Мюнхгаузен», «Эзоп», «Интердевочка», «Ширли-мырли» и другие. Также много играла в театре.
Полищук дважды была замужем: за первого супруга, актера Валерия Макарова, она вышла в 22 года, через год после свадьбы у них родился сын Алексей (он впоследствии также стал известным актером). В 1976 году брак распался. Слишком занятая работой, актриса даже отдала сына в интернат, за что потом корила себя. Во второй раз Полищук вышла замуж в 1984 году, ее мужем стал художник Сергей Цигаль. У пары родилась дочь – актриса Мариэтту Цигаль-Полищук.
Последней работой актрисы стал сериал «Моя прекрасная няня», где она сыграла мать главной героини Вики Любовь Прутковскую. В сериале Полищук снималась, зная о своем неизлечимом диагнозе: в 2005-м у нее диагностировали рак. Артистке удалили часть позвоночника, но это не помогло остановить развитие болезни. Полищук отпрашивалась из больницы, чтобы успеть сняться в последних эпизодах «Моей прекрасной няни».
28 ноября 2006 года актриса умерла во сне в своей квартире.