Fue a finales de la década de los noventa cuando decidió que quería ser actriz después de vivir un año en Londres. Volvió a España en el año 2000, donde estudió en diferentes escuelas de interpretación que compaginó con los inicios de su andadura en la pequeña pantalla apareciendo en series como Al salir de clase, Policías o Compañeros. Ese año fue también una de las reporteras del programa Emisión Imposible, emitido durante el verano en Telecinco.

En 2002 interpretó un personaje en la obra de teatro Diez negritos (basada en la novela policíaca de Agatha Christie), con la que recorrió toda la geografía española a lo largo de 365 representaciones. Ese mismo año debutó en el cine con un pequeño papel en la comedia Peor imposible, ¿qué puede fallar?. También apareció en la película biográfica Machín, toda una vida.

En 2003 fue una de las protagonistas de la serie London Street (Antena 3) y participó en la película Carmen de Vicente Aranda.

En 2004 protagonizó el filme El chocolate del loro de Ernesto Martín y se incorporó al reparto fijo de la serie policíaca de Telecinco, El Comisario. Paula participó en esta ficción hasta finales de 2007.

En 2005 apareció en la película documental Las locuras de Don Quijote. Ese mismo año protagonizó el cortometraje de suspense La dama blanca junto a Miguel Ángel Muñoz, Irene Visedo y Pablo Rivero. Un año más tarde tuvo un papel principal en el thriller Rojo intenso de Javier Elorrieta, rodado en Chile.

En 2007 protagonizó junto a Álex González el drama Luz de domingo de José Luis Garci rodado en Asturias. La película obtuvo cinco nominaciones a los Premios Goya de la Academia de Cine de España y fue seleccionada por esta Academia como una de las tres candidatas españolas a optar a la nominación al Oscar.

En 2008 volvió a trabajar a las órdenes de José Luis Garci protagonizando Sangre de mayo. Esta película conmemoró el bicentenario del levantamiento madrileño del Dos de mayo, obtuvo siete nominaciones a los Premios Goya y fue también una de las tres candidatas por España al Oscar. Entre los años 2010 a 2013 fue una de las protagonistas de Gran Reserva, serie de TVE 1 rodada y ambientada en la campiña riojana. La ficción se centraba en el negocio del vino y dedicación familiar de dos clanes tradicionalmente enfrentados. En ella coincidió con Ángela Molina y Emilio Gutiérrez Caba.

En 2012 protagonizó el thriller de terror psicológico Vulnerables del director Miguel Cruz. Posteriormente, de 2014 a 2016 Paula protagonizó la serie emitida en el prime-time de Antena 3, Velvet. La ficción cuenta la historia de amor entre el heredero de unos grandes almacenes de moda y una costurera que trabaja en esos almacenes. Enmarcada en el progresivo paso de la alta costura al ‘prêt à porter’, se ambienta en su inicio en el final de la década de los cincuenta. La serie ha tenido un gran reconocimiento internacional gracias a su emisión en Netflix. Velvet ha conseguido numerosos premios y nominaciones, por los que Paula también ha sido reconocida en su papel de “Ana Rivera”, entre ellos, el premio Fotogramas.

En 2017 rodó la película Ola de crímenes junto a Juana Acosta y Maribel Verdú. Se estrenó el 5 de octubre de 2018.

En 2018 ha rodado la segunda entrega de la miniserie Los nuestros, que cuenta con 3 capítulos y se estrenará en enero de 2019.

Acaba de terminar el rodaje de la película Si yo fuera rico del director Álvaro Fernández Armero. Está previsto su estreno en el 2019.