По отцовской линии актриса ведет свой род от Христофора Колумба через его старшего сына, вице-короля Новой Испании Диего Колона.
Дебют Pilar López de Ayala в кинематографе состоялся в 1995 году в приключенческом мюзикле «Невидимый город». Два года спустя Пилар стала известна широкому зрителю, благодаря роли в молодежном сериале «После окончания школы». Затем последовало ее появление в короткометражке «Потерянный рай» и сериале «Центральная больница».
В 2001 году Пилар Лопес де Айала удостоилась награды фестиваля «Toulouse Cinespaña» в категории «Лучшая актриса», а также получила статуэтку «Sant Jordi» за роль в драме «Наполни меня жизнью». Кроме того, она была номинирована на награду Испанского союза актеров в категории «Открытие года» и на премию «Гойя» как «Лучшая новая актриса» за роль в картине «Поцелуи для всех».
Одной из самых ярких работ актрисы является роль кастильской королевы Хуаны Безумной в исторической драме «Безумие любви» (2001) режиссера Висенте Аранда. Картина удостоилась 12 премий «Гойя», а также принесла актрисе награду в номинации «Лучшая женская роль» и «Серебряную раковину» Международного кинофестиваля в Сан-Себастьяне.
В 2002 году эта же актерская работа принесла Пилар Лопес де Айала целый букет наград, в том числе «Premio ACE», «Fotogramas de Plata», «Cinema Writers Circle Awards», и «ADIRCAE Award». Второй крупный успех актрисы состоялся в 2005 году. Пилар получила роль в драме Мончо Армендариса «Обаба». За свою актерскую работу она была номинирована на награду Испанского союза актеров, премию «Гойя», «CEC Award» в категории «Лучшая актриса второго плана» и на «Fotogramas de Plata» как «Лучшая киноактриса». Также эта роль принесла Пилар «Premios ACE» в номинации «Лучшая актриса».
В последние годы актриса появилась в таких картинах, как «13 роз» (2007), «Сестры по крови» (2008) и «Лопе де Вега: Распутник и соблазнитель» (2010). Также Пилар Лопес де Айала сыграла в фильмах «Спокойной ночи, Испания» (2011) и «Пожиратели» (2011).
