Nel 1869 gli fu conferita una medaglia d'oro piccola per il quadro Giobbe e I suoi amici e l'anno seguente una grande per il suo Cristo resuscita la figlia di Giairo.
Contemporaneamente Polenov frequentava i corsi universitari alla facoltà di Legge. Terminati gli studi, nel 1872, si recò all'estero con una borsa di studio dell'accademia. Visitò Vienna, Monaco, Venezia, Firenze e Napoli e soggiornò a lungo a Parigi dove dipinse, tra gli altri, il quadro Arresto della contessa d'Etremont che gli valse il conferimento, nel 1876, del titolo di Accademico.
Tornato, nello stesso anno, in patria si recò ben presto sul teatro della guerra russo-turca, dove assunse il ruolo di pittore ufficiale presso lo stato maggiore dell'erede al trono (il futuro imperatore Alessandro III). Alla fine del conflitto si trasferì a Mosca, da cui effettuò, nel 1884, un viaggio a Costantinopoli e, da qui, in Palestina, Siria ed Egitto. Nel 1879 entrò a far parte dell'Associazione delle mostre d'arte itineranti.