Paz Martínez Gil se narodila v Huesce a se studiem huby začala v šesti letech. V hudebním vzdělávání pokračocala v Barceloně, Madridu a Londýně. Pokročilé vzdělání získala mimo jiné u Victorie de los Ángeles, Charlese Bretta, Monique Zanetti, Roberta Experta, Dame Emmy Kirkby, Erica F. Halvarsona, Eleny Obrazcovové a Pauly Anglin.
Jejím divadelním debutem byla role Jeníčka v opeře Jeníček a Mařenka v Teatro de la Maestranza v Seville. Zpívala role romantického repertoáru, jako například Suzuki (Madama Butterfly od Giacoma Pucciniho), Floru (La traviata od Giuseppe Verdiho), Matku (Mavra od Igora Stravinského) a Auroru, La Beltranu (Doña Francisquita od Amadea Vivese).
Zajímá se o barokní repertoár – ztvárnila Hyale (v opeře Actéon od Marc-Antonie Charpentiera), Berenice (v opeře Farnace od Francesca Corselliho), Dianoru (v díle La Spinalba od Francisca Antónia de Almeydy) a Alcinu (v opeře Orlando Furioso od Antonia Vivaldiho). Zvláštní pozornost věnovala také klasickým oratoriím: Gloria, Nisi Dominus, Magnificat a Stabat Mater Antonia Vivaldiho; Mesiáš, hymna Foundling Hospital a Óda na narozeniny královny Anny od George Friderica Händela; Stabat Mater Giovanni Battista Pergolesi a mnohým dalším dílům. Její repertoár zahrnuje také díla španělské renesance: Missa Pange lingua od Jaume Casellase a Requiem pro královnu Barboru od José de Nebry; a romantická díla, jako je Devátá symfonie Ludwiga van Beethovena, Mše Es dur Franze Schuberta, Te Deum Antona Brucknera, Via Crucis Franze Liszta a Mše D dur Antonína Dvořáka. Její repertoár sahá i do novější doby a zahrnuje například Berceuses du chat od Igora Stravinského.
Paz Martínez Gil vystupovala v National Auditorium v Madridu, v Belém Cultural Center v Lisabonu a na festivalech jako Abu Gosh Vocal Music Festival v Izraeli, International Festival of Camino de Santiago, León Early Music Festival, Académie Baroque Européenne d’Ambronay a Académie Bach v Arques-la-Bataille.
Spolupracovala s renomovanými dirigenty jako Helmut Rilling, Christoph Rousset, Andrea Marcon, Paolo da Col, Enrico Onofri, Víctor Pablo Pérez, José Ramón Encinar, Cesario Evora, Óscar Gershensohn a Marcos Magalhães; a se soubory jako Sphera Antiqua, Los Músicos de Su Alteza, La Capilla Real de Madrid, Cádiz Baroque Orchestra, Canary Islands Baroque Orchestra, Músicos do Tejo, Accademia Ottoboni a Divino Sospiro.
