Pilar Bardem est née à Séville, en Espagne. Elle est la soeur du célèbre cinéaste Juan_Antonio_Bardem , auteur de films comme Mort d'un cycliste ou Grand-Rue dans les années 50. Ses trois enfants, Carlos_Bardem , Monica et Javier_Bardem , sont tous acteurs.
Pilar Bardem a joué aux côtés de Javier dans Les vies de Loulou de Bigas Luna, La Madre de Miguel Bardem, Boca a Boca de Manuel Gomez Pereira, En chair et en os de Pedro Almodovar, et plusieurs projets télévisés.
Depuis les années 60, Pilar Bardem connaît un grand succès en Espagne. En 1996, elle a remporté un prix Goya, l'équivalent espagnol de l'Oscar, pour Personne ne parlera de nous quand nous serons mortes d'Agustin Diaz Yanes. Elle a à nouveau été nommée en 2005 pour Maria Querida de José Luis Garcia Sanchez. Elle a joué dans plusieurs autres films dont Mirada Liquida de Rafael Moleon, avec Amira Casar, 20 Centimètres de Ramon Salazar et Capitaine Alatriste d'Agustin Diaz Yanes, avec Viggo Mortensen.