C'est en faisant du théâtre à Séville que Paz Vega décide de devenir actrice. Elle commence à étudier l'art dramatique avant de partir tenter sa chance à Madrid. Après quelques mois, elle débute à la télévision. Son rôle le plus populaire est celui de Laura, une jeune ingénue dans la série 7 Vidas, qu'elle interprète de 1997 à 2000. L'année 1999 marque ses premiers pas dans le septième art. On la voit à l'affiche de Zapping, Raisons de vivre et surtout Jeu de rôles, gros succès populaire en Espagne dans lequel elle donne la réplique à Eduardo Noriega. En 2002, le drame Lucia y el sexo, qui lui apporte le Goya de la révélation féminine, marque un tournant décisif dans sa carrière.

Son nouveau statut emmène Pedro Almodovar à lui donner un petit rôle dans Parle avec elle. Après avoir retrouvé Eduardo Noriega dans Novo, Paz Vega se voir offrir une opportunité hollywoodienne. En 2004, elle est ainsi au casting de la comédie sociale Spanglish, où elle incarne une jeune mexicaine embauchée comme gouvernante par un couple américain formé d'Adam Sandler et Téa Leoni.