Muy joven se trasladó a Madrid, donde fue discípulo de Alonso Sánchez Coello, con quien colaboró en algunas obras.En 1587, Pantoja contrajo matrimonio y se independizó como pintor al año siguiente, coincidiendo con la muerte de su maestro (1588).Hay noticias documentales que aluden a bodegones pintados por él, a imitación de los que llegaban de Italia, y como pintor al fresco consta su participación en las decoraciones del Pardo, perdidas.También aparecen estrechamente vinculados con él Santiago Morán, quien a su muerte le sucedió en el cargo de pintor del rey, y sus discípulos más directos, Rodrigo de Villandrando y Bartolomé González.Siguiendo la tradición del retrato flamenco, se esmeró en mostrar minuciosamente los encajes, vestidos y joyas de sus modelos, que situaba en pie, algo envarados y sobre un fondo neutro oscuro, o al lado de una mesa o un sillón frailero con intención simbólica.