Especializada en la Música Medieval con los más grandes intérpretes e investigadores del repertorio, Paloma Gutiérrez del Arroyo ha actuado en escenarios europeos como cantante e intérprete de salterio con los conjuntos españoles, franceses e italianos: Puy de sons d´autrefois y Oiet (de los que es cofundadora y con los que actúa regularmente),Ars Combinatoria, La Reverdie, La Frottola, Contrafacta, Rosace, Dialogos, Le Jardin des Délices y Azalaïs, y en dúo con la cantante Catherine Schroeder, el multi-instrumentista Bill Cooley y el arpista Manuel Vilas, y con los actores Philippe Borrini y Carole Visconti. Asimismo ha cantado en obras teatrales en España y Francia, y en un oratorio de música contemporánea (Sponsus, de Sasha Zamler-Carhart, Toulouse 2012). Asimismo, desde su creación en 2015, integra el conjunto vocal Cantaderas, un cuarteto dedicado a la música tradicional española y a determinados repertorios de la Música Antigua relacionados con ella.

Realiza una actividad pedagógica y de divulgación del repertorio medieval para público adulto e infantil, no iniciado, amateur o especializado, habiendo impartido talleres, cursos y master-classes en Francia (Centre de Musique Médiévale de Paris, Fondation Royaumont, Conservatoire National Supérieur de Musique et de Danse de Lyon, conservatorios de Vitry-sur-Seine, Montbard y de Saint-Maur-des-Fossés, Puy-en-Velay, Cluny), Italia (Pueri Cantores del Duomo di Udine) y España (Fundación Lázaro Galdiano, Real Conservatorio Superior de Música de Madrid, Universidad Autónoma de Madrid, Universidad de Alcalá de Henares, Curso de Música Antigua de Morella, Centro de Estudios del Románico-Fundación Santa María la Real, Biblioteca Nacional de España, etc.), e imparte desde 2011 un curso de interpretación a partir de las fuentes manuscritas dentro de los cursos organizados cada seis meses por la AIZ (Asociación Ibérica de la Zanfona) en Casavieja, España. Ha colaborado con Radio Clásica-RNE realizando dos programas de ocho capítulos titulados «La voz en la Edad Media» (junio 2016) y «Música medieval en las bibliotecas de hoy» (mayo 2017). Recientemente (enero 2017) ha creado en Madrid, en el seno de la Institución Libre de Enseñanza, la Escuela de Música Medieval y de Tradición Oral, dedicada a la enseñanza de ambos vastos repertorios.

Viene de una formación clásica de piano y oboe y de una formación en Música Antigua iniciada en su infancia, que le llevó a estudiar canto (en Madrid con Itzíar Álvarez, París con Anne Delafosse y Basilea con Dominique Vellard) y a especializarse en el repertorio medieval, realizando cursos de formación principalmente en Italia (Centro di formazione permanente per la musica e le arti del medioevo, Parma, con Claudia Caffagni), en Francia (Centre de Musique Médiévale de Paris, con Catherine Schroeder, Brigitte Lesne y Gérard Geay; Fondation Royaumont, con los ensembles Musica Nova y Dialogos; en la universidad Paris-Sorbonne (Paris IV), Master 2 professionnel

«Pratique de la Musique Médiévale», impartido entre otros, por Benjamin Bagby, Katarina Livljanic y Raphaël Picazos; y cuatro años de contrapunto medieval en el Conservatoire à Rayonnement de Val-Maubuée con este último) y en Suiza (durante tres años como «visiting student» de los cursos de Dominique Vellard en la Schola Cantorum Basiliensis). Asimismo ha realizado un Master 2 recherche en la universidad Paris IV, bajo la dirección de Isabelle Ragnard, con el repertorio de los trouvères como tema de investigación. Paralelamente a la carrera musical realizó una carrera científica que concluyó con una tesis en biofísica (CNB-CSIC-UAM) y el título de Doctor en 2009.