Nació en Toledo, siendo hija de los actores Francisco Gómez Ferrer y de Adelina Gómez Uzal.
Pilar Gómez Gómez fue una de las actrices más presentes en la historia del cine español: hizo su debut en la gran pantalla en 1952 y en 25 años de carrera apareció en más de 120 películas.
Es recordada como intérprete de algunas películas de coproducción italo-española, como por ejemplo Totò, Eva e il pennello proibito.
El 27 de abril de 1932 contrajo matrimonio, en la parroquia de San Nicolás de Madrid, con el actor y posteriormente agente de actores Francisco Luna Baños (1897-1985), con quien tuvo una hija, Adelina Luna Gómez (más conocida como Delia Luna), que siguió sus pasos.
Se retiró del mundo del cine en 1977 y murió en Madrid a la edad de 99 años.