В таком слове ударение следует ставить на слог с последней буквой О — полумиллиОнный.
Его удачная мысль, возникшая в удачный миг, за полчаса приносила банку полумиллио́нный доход.
— Роберт Вальзер, Семейство Таннер, 1907
Вспышка света, взрыв — и он превращается в излучение, энергией которого можно несколько месяцев питать полумиллио́нный город.
— Борис Благовещенский, Сотворение мира. Фантастика. Приключения
Можно сказать, что партийная самопроверка и чистка явились исходным моментом, когда новая, по-октябрьская партия впервые сознала себя, как полумиллио́нный коллектив, который не только состоит под руководством старой гвардии, но и сам призван разбираться в основных вопросах политики, обдумывать и решать.
— Л. Д. Троцкий, Новый курс (в редакции 1924 г.)
Она никак не ожидала, что мы решим расположить тут полумиллио́нный город, да ещё и не кучно, а четырьмя обособленными островками на разных высотах, даже не позаботившись о необходимом количестве мостов.
— А. Кузин, Другой Брянск. Издание 4, 2015