Fu dichiarata capitale dal re Vijayabahu I, che sconfisse gli invasori Chola nel 1070 e riunì il regno sotto il suo dominio. La vittoria di Vijayabahu I e lo spostamento della capitale a Polonnaruwa sono considerati momenti storicamente significativi; tuttavia, l'eroe di Polonnaruwa che assurse alla notorietà ed ai libri di storia è suo nipote, Parakramabahu I.

Il regno di Parakramabahu è considerato l'età d'oro di Polonnaruwa: sotto il suo regno fiorirono l'agricoltura e i commerci, grazie anche alla realizzazione di avanzati bacini di irrigazione delle terre, tesi a non sprecare neanche una goccia dell'acqua piovana. Tali bacini, ancora oggi, forniscono l'acqua per le coltivazioni a terrazza dell'est di Sri Lanka. Grazie a tali bacini, il regno di Polonnaruwa fu completamente autosufficiente durante il regno di Parakramabahu.

Il maggiore di questi bacini è il Parakrama Samudraya, o "mare di Parakrama", ampio al punto da essere spesso confuso con l'oceano, dato che, a causa della sua ampiezza, da una delle rive è impossibile vedere quella opposta. Il regno terminò con l'invasione di Arya Chakrawarthi nel 1284, che forzò lo spostamento della capitale a Dambadeniya.