Especialitzada en Música Medieval, Paloma Gutierrez Arroyo ha treballat amb els intèrprets i investigadors més reconeguts,  ha actuat en escenaris europeus com a cantant i intèrpret de saltiri amb els següents conjunts espanyols, francesos i italians: Puy de sons d’autrefois i Oiet (dels que és cofundadora i amb els quals actua regularment), Ars Combinatòria, la Reverdie, la Frottola, Contrafacta, Rosace, Dialogos, Le Jardin des Délices i Azalaïs, en duo amb la cantant Catherine Schroeder, el multi-instrumentista Bill Cooley i l’arpista Manuel Vilas, i amb els actors Philippe Borrini i Carole Visconti. També ha cantat en obres teatrals a Espanya i França, i en un oratori de música contemporània (Sponsus, de Sasha Zamler-Carhart, Tolosa 2012). Així mateix, des de la seva creació el 2015, integra el conjunt vocal Cantaderas, un quartet dedicat a la música tradicional espanyola i a determinats repertoris de la Música Antiga relacionats amb aquesta.

Realitza una activitat pedagògica i de divulgació del repertori medieval per a públic adult i infantil, no iniciat, amateur o especialitzat, havent impartit tallers, cursos i seminaris a França (Centre de Musique Medievale de Paris, Fondation Royaumont, Conservatoire National Supérieur de Musique et de Danse de Lió, conservatoris de Vitry-sur-Seine, Montbard i de Saint-Maur-des-Fossés, Puy-en-Velay, Cluny), Itàlia (Pueri Cantores del Duomo vaig donar Udine) i Espanya (Fundació Lázaro Galdiano, Reial Conservatori Superior de Música de Madrid, Universitat Autònoma de Madrid, Universitat d’Alcalá d’Henares, Curs de Música Antiga de Morella, Centre d’Estudis del Romànic-Fundació Santa Maria la real, Biblioteca Nacional d’Espanya, etc.), i imparteix des de l’any 2011 un curs d’interpretació a partir de les fonts manuscrites dins dels cursos organitzats cada sis mesos per la AIZ (Associació Ibèrica de la viola de roda) a Casavieja. Ha col·laborat amb Ràdio Clàssica-RNE realitzant dos programes de vuit capítols titulats “La veu a l’Edat Mitjana” (juny 2016) i “Música medieval a les biblioteques d’avui” (maig 2017). Recentment (gener de 2017) ha creat a Madrid, en el si de la Institució Lliure d’Ensenyament, l’Escola de Música Medieval i de Tradició Oral, dedicada a l’ensenyament de tots dos vasts repertoris.

Ve d’una formació clàssica de piano i oboè i d’una formació en Música Antiga iniciada durant  la seva infantesa, que la va portar a estudiar cant (a Madrid amb Itzíar Álvarez, París amb Anne Delafosse i Basilea amb Dominique Vellard) ja especialitzant-se en el repertori medieval, realitzant cursos de formació principalment a Itàlia (Centro di formazione permanente per la musica e le arti del medioevo, Parma, amb Claudia Caffagni), a França (Centre de Musique Medievale de Paris, amb Catherine Schroeder, Brigitte Lesne i Gérard Geay; Fondation Royaumont, amb els ensembles Musica Nova i Diàlegs, en la universitat Paris-Sorbonne (Paris IV), Màster 2 Professionnel “Pratique de la Musique Medievale”, impartit entre d’altres, per Benjamin Bagby, Katarina Livljanic i Raphaël Picazos; i quatre anys de contrapunt medieval al Conservatoire à rayonnement de Val-Maubuée amb aquest últim) i a Suïssa (durant tres anys com a estudiant visitant dels cursos de Dominique Vellard a la Schola Cantorum Basiliensis). Així mateix ha realitzat un Màster 2 recherche a la universitat Paris IV, sota la direcció d’Isabelle Ragnard, amb el repertori dels trouvères com a tema d’investigació. Paral·lelament a la carrera musical ha realitzat una carrera científica que va concloure amb una tesi en biofísica (CNB-CSIC-UAM) i el títol de Doctor el 2009.