Η Πόπη Πολέμη γεννήθηκε στην Αθήνα, στις 25 Αυγούστου 1958. Τελείωσε τις γυμνασιακές της σπουδές στο Εμπειρίκειο Γυμνάσιο ʼνδρου. Αποφοίτησε από το Τμήμα Βυζαντινών και Νέων Ελληνικών Σπουδών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, τον Οκτώβριο του 1980. Στο ίδιο τμήμα, τα σχολικά έτη 1980-81 και 1981-82, παρακολούθησε μεταπτυχιακά σεμινάρια συγκριτικής γραμματολογίας, νεοελληνικής λογοτεχνίας και νεώτερης ελληνικής ιστορίας. Από το 1982 ώς το 1986 συμμετείχε σε μεταπτυχιακά σεμινάρια ιστορίας στο Νεοελληνικό Ινστιτούτο της Σορβόννης (όπου κατέθεσε εργασία για την ιστορία του ελληνικού βιβλίου ενόψει της απόκτησης του Diplome d`Études Approfondies, το Νοέμβριο του 1983), καθώς και στο Πανεπιστήμιο Paris I. Το σχολικό έτος 1984-85 παρακολούθησε την Ανωτέρα Εθνική Σχολή Βιβλιοθηκονομίας (Κέντρο Παρισιού) και απέκτησε το Πιστοποιητικό Αρμοδιότητας και Δραστηριότητας Βιβλιοθηκαρίου/Τμήμα Τεκμηρίωσης Κοινωνικών Επιστημών. Γνωρίζει την αγγλική και τη γαλλική γλώσσα.
Από το 1986 συνεργάστηκε με τον Φίλιππο Ηλιού για την εκπόνηση της Ελληνικής Βιβλιογραφίας του 19ου αιώνα, στο πλαίσιο του Βιβλιολογικού Εργαστηριού του Ελληνικού Λογοτεχνικού και Ιστορικού Αρχείου. Μετά το θάνατο του Φίλιππου Ηλιού (Μάρτιος 2004), ανέλαβε την ολοκλήρωση και έκδοση των βιβλιολογικών καταλοίπων του. Από τον Μάρτιο του 2006, σχετικό πρόγραμμα με δική της ευθύνη εκπονείται στο πλαίσιο του Μουσείου Μπενάκη, όπου έχει πλέον ενταχθεί το αναβαπτισμένο Βιβλιολογικό Εργαστήρι «Φίλιππος Ηλιού».
Επιμελήθηκε ιστορικές εκδόσεις, μεταξύ των οποίων και του περιοδικού Τα Ιστορικά (από το τεύχος 14/15, 1991, και εξής), ενώ από το 2003 μετέχει στη γραμματεία σύνταξης του ίδιου περιοδικού.
Από το 1995 συμμετέχει στην ομάδα ταξινόμησης των Αρχείων Σύγχρονης Κοινωνικής Ιστορίας, εταιρείας της οποίας είναι μέλος από το 1999. Συμμετέχει επίσης στην ομάδα που έχει την επιμέλεια της ύλης της περιοδικής έκδοσης των ΑΣΚΙ Αρχειοτάξιο.
Από το Ιστορικό Αρχείο Ελληνικής Νεολαίας της Γενικής Γραμματείας Νέας Γενιάς της είχε ανατεθεί η εκπόνηση, από κοινού με την Ελευθερία Ζέη, έρευνας με θέμα «Η ελληνική νεολαία στις ανατολικές χώρες. Καταγραφή τεκμηρίων από τα Αρχεία Σύγχρονης Κοινωνικής Ιστορίας» (κατάθεση: Μάρτιος 1997) και από τα ΑΣΚΙ, από κοινού με την ʼννα Ματθαίου, έρευνα με θέμα «Ελληνικές εκδόσεις στις ανατολικές χώρες 1948-1968» (κατάθεση: Απρίλιος 1997). Από το 2004 ώς το 2006 συμμετείχε στην δημιουργία θεματικών όρων για τις ανάγκες του προγράμματος των ΑΣΚΙ «Πολιτισμός και Αριστερά» (στο πλαίσιο του Ε.Π. Κοινωνία της Πληροφορίας).
Ο ηλεκτρονικός κατάλογος της Ελληνικής Βιβλιογραφίας του 19ου αιώνα, τον οποίο έχει εκπονήσει με τον Φίλιππο Ηλιού και η ενημέρωσή του γίνεται πλέον με την επιστημονική συνεργασία της Αναστασίας Μυλωνοπούλου και της Ειρήνης Ριζάκη, είναι προσιτός από το 2008 στο διαδίκτυο, στον κόμβο του Μουσείου Μπενάκη (www.benaki.gr/bibliology). Για το έργο αυτό, το Βιβλιολογικό Εργαστήρι «Φίλιππος Ηλιού» βραβεύτηκε από την Ακαδημία Αθηνών, τον Δεκέμβριο του 2013.
