Η Πολυξένη Βελένη γεννήθηκε, μεγάλωσε και σπούδασε Αρχαιολογία και Θέατρο στη Θεσσαλονίκη, υποκριτική στο Κέντρο Θεατρικής Έρευνας, πρακτική και θεωρία του Θεάτρου στο Παρίσι. Ήταν για δώδεκα χρόνια (2006-2018) διευθύντρια του Αρχαιολογικού Μουσείου Θεσσαλονίκης. Ανέσκαψε σε αρχαιολογικούς χώρους της Θεσσαλονίκης, καθώς και της Κεντρικής και Δυτικής Μακεδονίας. Έγραψε οκτώ αρχαιολογικές μονογραφίες και πολλά άρθρα σε περιοδικά, επιμελήθηκε ογδόντα αρχαιολογικές εκδόσεις. Οργάνωσε περί τα ογδόντα πέντε συνέδρια και πάνω από εκατόν πενήντα αρχαιολογικές εκθέσεις. Έκανε εκπομπές στο ραδιόφωνο, ατομικές και ομαδικές εκθέσεις ζωγραφικής, έγραψε αρχαιολογικά σενάρια για την τηλεόραση, επιφυλλίδες σε εφημερίδες, στίχους για τραγούδια, θεατρικά έργα. Δημοσίευσε τρεις ποιητικές συλλογές και μία συλλογή αρθρωτών διηγημάτων. Έχει τιμηθεί με διακρίσεις και βραβεία για τη συνεισφορά της στον πολιτισμό και είναι επίτιμη διδάκτορας της Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου της Σορβόνης. Διδάσκει σε πανεπιστημιακά ιδρύματα της Ελλάδας και του εξωτερικού. Από το 2018 έως το 2023 ήταν γενική διευθύντρια Αρχαιοτήτων και Πολιτιστικής Κληρονομιάς (Υπουργείο Πολιτισμού).