Η Πολύμνια Αθανασιάδη έχει σπουδάσει στα Πανεπιστήμια Αθηνών, Σορβόννης και Οξφόρδης, και διατελέσει fellow του Κέντρου Ελληνικών Σπουδών του Πανεπιστημίου του Harvard (1979-80), Woolley Travelling Fellow για τη Μέση Ανατολή (1990-91), και επισκέπτρια καθηγήτρια στο Princeton, Οξφόρδη, Μόσχα και Παρίσι. Η έρευνά της εστιάζει στην πνευματική ιστορία της Ύστερης Αρχαιότητας και στη μετάβαση από τον νεοπλατωνικό στον ισλαμικό μυστικισμό. Η οικειότητά της με την τοπογραφία, την ιστορία και γενικότερα τον πολιτισμό της Μέσης Ανατολής έχει αποδώσει, εκτός από άρθρα και μελέτες σε διεθνή περιοδικά και συλλογικούς τόμους, ένα οδοιπορικό ("Στο σύνορο του Ευφράτη", 1993), μια επιλογή ποιημάτων του Τούρκου προφορικού ποιητή Ισμαήλ Εμρέ ("Πνοές", 1991) και μια δίγλωσση σχολιασμένη έκδοση του μεσαιωνικού μυστικού Γιουνούς Εμρέ (1996· βραβείο Ipekci 1997). Κυριότερες μονογραφίες: "Ιουλιανός: μια βιογραφία (2005), "Damascius: The Philosophical History" (1999), "La lutte pour l\'orthodoxie dans le platonisme tardif: de Numenius a Damascius" (2006), "Mutations of Hellenism in Late Antiquity" (2015) και (σε συνεργασία με τον M. Frede) "Pagan monotheism in late antiquity" (1999).