Chanteuse et interprète du psaltérion, Paloma Gutiérrez del Arroyo s’est produit principalement avec l´ensemble italo-espagnole Puy de sons d´autrefois et l´ensemble français Oiet, les deux ensembles dont elle fut cofondatrice. Elle s'est produite aussi en duo avec le multi-instrumentiste Bill Cooley, le harpiste Manuel Vilas, et avec les chanteuses Catherine Schroeder et Élodie Mourot ; en trio avec le harpiste Manuel Vilas et le multi-instrumentiste Efrén López ; en collaboration avec les ensembles et projets espagnols, français et italiens : Ars Combinatoria, Malandança, Rosace, Contrafacta, La compagnie Orion, Le jardin des délices, Dialogos, La Frottola et La Reverdie. Elle a aussi travaillé dans le théâtre, comme musicienne en collaboration avec la compagnie espagnole « Los hedonistas » et la compagnie française « Théâtre 5 » et en duo avec la comédienne Carole Visconti, et elle a fait des incursions dans des répertoires contemporains avec le « Sponsus », un oratorio du compositeur Sasha Zamler-Carhart (Toulouse 2012), et des pièces de Jean-Marie Gagez (Gargenville, 2014), Arantza Lorenzo de Reizábal (Alcalá de Henares, 2018) et Dominique Vellard (Ravensbrück, 2023). Depuis sa création en 2015, elle fait partie de l'ensemble Cantaderas, dédié à la musique traditionnelle espagnole et à certains répertoires de la Musique Ancienne liés avec elle. Récemment elle a fondé le projet EVOCA (Experimentación de la Vocalidad y la Oralidad del Canto Antiguo), qui a pour but l’exploration de la tradition orale dans les pratiques médiévales du chant monodique et polyphonique, et qui jouit en 2021-2022 d’une résidence artistique de l’Aula de Música de l’Universidad de Alcalá de Henares, puis, qui collabore depuis 2022 avec l’Universidad Complutense de Madrid.

Poursuivant depuis 2011 une activité pédagogique et de découverte des répertoires médiévaux, elle a donné des cours sur l'interprétation du répertoire médiévale en Espagne (Ávila-Asociación Ibérica de la Zanfona, Fundación Lázaro Galdiano de Madrid, Conservatorio Superior de Música de Madrid, Morella Early Music Cours, Centro de Estudios del Románico-Fundación Santa María la Real, Universidad Autónoma de Madrid et de Barcelona, Musée de la Bibliothèque Nationale d'Espagne (BNE), Escuela Superior de Canto de Madrid, Universidad Complutense…), en France (Centre de Musique Médiévale de Paris, Fondation Royaumont, CNSMD de Lyon (master-class sur les premières polyphonies), Conservatoires de Vitry-sur-Seine, Montbard et Saint-Maur-des-Fossés, Cluny (master-class sur l'œuvre musicale de Hildegard von Bingen), Puy-en-Velay (4 éditions d'un cours d´interprétation des monodies en langue vernaculaires, impartis avec Anne Delafosse), et en Italie (Pueri cantores del Duomo di Udine), auprès de publics spécialisés ou non initiés, adultes et jeunes. Dernièrement, elle a collaboré avec Radio Clásica (de la radio nationale espagnole, RNE) réalisant deux programmes de huit chapitres dédiés, un à la voix au Moyen-Âge : « La voz en la Edad Media » (juin, 2016), l'autre aux sources musicales médiévales qu'on trouve aujourd'hui dans les grandes bibliothèques européennes : « Música medieval en las bibliotecas de hoy » (mai, 2017).

En janvier 2017 elle a lancé la Escuela de Música Medieval y de Tradición Oral, au sein de l'Institución Libre de Enseñanza (fondation Francisco Giner de los Ríos), à Madrid, dédiée à l'enseignement des répertoires médiévaux et à ceux de tradition orale encore vivants.

Elle vient d´une formation classique de piano et hautbois et d'une formation en Musique Ancienne initiée dès l'enfance qui l'amena à travailler le chant (à Madrid, puis à Paris et à Bâle) et après, à se spécialiser en Musique Médiévale auprès des grands interprètes et chercheurs des répertoires médiévaux dans des institutions européennes telles que l’Université Paris Sorbonne (Paris IV) (Master 2 professionnel « Pratique de la Musique Médiévale » et un Master 2 recherche, étant le répertoire des trouvères le sujet principal de sa recherche), le Centre de Musique Médiévale de Paris (2008-2012), la Fondation Royaumont (2009-2014), la Schola Cantorum Basiliensis (en tant que visiting student pendant trois ans consécutifs, 2010-2013) ou le Centro di formazione permanente per la musica e le arti del medioevo (Parma, 2005-2007). Benjamin Bagby, Dominique Vellard, Claudia Caffagni, Katarina Livljanic, Lucien Kandel, Marc Busnel, Raphaël Picazos, Anne Delafosse, Kees Boëke, Brigitte Lesne, Emmanuel Bonnardot, Marie-Noël Colette, Catherine Schroeder, Gérard Geay, Juan Carlos Asensio, Susan Rankin, Isabelle Ragnard… ont été des maîtres très chers à elle depuis la découverte de la sonorité médiévale en 2002.

Parallèlement, elle poursuivit une carrière scientifique aboutissant à un doctorat en biophysique en 2009 (CSIC-UAM), date depuis laquelle elle se consacre à la musique médiévale.