Летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза, Герой России, инструктор-космонавт-исследователь отряда космонавтов ГНЦ ИМБП. 66 космонавт СССР и России, 207 космонавт мира.
Первый космический полет совершил с 29 августа 1988 по 27 апреля 1989 г. в качестве первого космонавта-исследователя ТК «Союз ТМ-6» вместе с В.А. Ляховым и А.Ахадом Момандом по программе ЭП-З, а так же в составе ЭО-З вместе с B.А. Титовым и M.X. Maнaровым и ЭО-4 вместе с А.А. Волковым, С.К. Крикалевым и Ж.-Л.Кретьеном (Франция). Позывной: «Протон-2», «Донбасс-3». Длительность полета 240 суток 23 часа 35 минут 49 секунд.
За успешное осуществление длительного космического полета В.В. Полякову присвоено звание Героя Советского Союза (1989), с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда». Он также удостоен звания Героя Республики Афганистан с вручением ордена «Солнце Свободы» (1988, ДРА), и награждён орденом «Офицер почетного легиона» (1989, Франция).
С 8 января 1994 по 22 марта 1995 совершил второй космический полёт в качестве врача-космонавта-исследователя на космическом корабле «Союз ТМ-18» и орбитальном комплексе «Мир» продолжительностью 437 суток 18 часов. Ему принадлежит рекорд продолжительности работы в космосе. За успешное осуществление полёта 10 апреля 1995 года ему присвоено звание Героя России.
В течение двух орбитальных полетов, провел в космосе 678 суток 16 часов 34 мин.
По профессии — врач, доктор медицинских наук, профессор, старший лейтенант медицинской службы запаса.