Ο Πολύγνωτος Βαγής γεννήθηκε στην Ποταμιά Θάσου και ο πατέρας του, Χατζηγεωργίου στο επίθετο, ήταν ξυλουργός. Μετανάστευσε το 1911 στη νέα Υόρκη και ασχολήθηκε με την γλυπτική. Σπούδασε στο Ινστιτούτο Καλών Τεχνών της Νέας Υόρκης και διατήρησε για δεκαετίες εργαστήρι στη Νέα Υόρκη.
Στα έργα του χρησιμοποιούσε πέτρα, τσιμέντο ξύλο και έδινε ιδιαίτερη έμφαση στις απλοϊκές γραμμές, δείγμα της σύνδεσής του με την πρωτόγονη τέχνη. Εστίαζε, κυρίως, το ενδιαφέρον του σε ανθρώπικες και ζωικές μορφές και σε συνθέσεις όπως το φεγγάρι και ο κόσμος. Έργα του εκτίθονται στο Whitney Museum of Art, στο Μουσείο Μοντέρνας Τέχνης της Νέας Υόρκης (MOMA), στην Εθνική Πινακοθήκη (Αθήνα), στο Μουσείο Καλών Τεχνών του Χιούστον, στο Δημοτικό Μουσείο Καβάλας κ.α.
Το 1958 τιμήθηκε με το Χρυσό Μετάλλιο των Audubon Artists και το 1962 με τον Χρυσό Σταυρό του Φοίνικος.
Τα τελευταία χρόνια της ζωής του κληροδότησε μεγάλος μέρος της συλλογής του στο ελληνικό κράτος. Σήμερα στην ιδιαίτερη πατρίδα του, την Ποταμιά της Θάσου, υπάρχει μουσείο που φέρει το όνομά του και που φιλοξενεί 98 έργα γλυπτικής και 15 πίνακές του.
Πέθανε στις 15 Μαρτίου 1965 στη Νέα Υόρκη και τάφηκε στην Ποταμιά Θάσου.


