Большая Полянка была частью дороги из Великого Новгорода в Рязань. Она начиналась у Каменного моста, и в XVII веке доходила лишь до Старомонетного переулка. Дальше тянулись поля, которые потом и дали улице свое название.
В XV-XVI веках в начале улицы располагалась слобода «кадашей» или бондарей - ремесленников, выделывающих бочки, кадки.
В конце XVI века была построена крепость Скородом – по трассе нынешнего Садового кольца, и Большая Полянка стала одним из трех лучей – Пятницкая, Ордынка, Полянка – соединяющихся у Серпуховских ворот.
В XVII веке в начале улицы разместилось полотняное производство и Кадашевская слобода стала «хамовной» - ткацкой. Это была одна из крупнейших, богатых слобод Москвы. Тогда же в начале Большой Полянки была построена Космодемьянская церковь (разрушена в 1930-е) и улица получила название – Космодемьянская. Здесь, за Кадашами в XVII веке селились стрельцы. Одной из приходских стрелецких церквей стала церковь Григория Неокесарийского, построенная в 1667-1679 гг. Великолепно украшенный изразцами храм с шатровой церковью и сегодня является главным украшением улицы. За стрелецкими дворами находились Казачьи слободы. Память о них сохранилась в названиях переулков, примыкающих к Большой Полянке. Здесь же находились дворы московской знати: двор боярина Репнина, стольника Полтева.
После ликвидации Петром I стрелецких слобод, Полянку заселили купцы, мелкие дворяне и чиновники.
В XVIII веке улицу назвали Большая Полянка. После революции 1917 года она недолго (1918-1922 гг) называлась Советской.
Сегодня Полянка имеет протяженность 1 км 125 м и идет от Малого Каменного моста к Добрынинской площади.
