Llamas Ruiz hizo su debut en el cuadro principal ATP en el Torneo de Lyon 2023 después de clasificarse para el cuadro principal. Ganó su primer partido ATP ante Max Purcell .^[2]​ Perdió ante el principal favorito Felix Auger-Aliassime en dos sets en la segunda ronda.^[3]​

En abril, llegó a su primer cuartos de final en un torneo ATP en el Torneo de Estoril 2024, luego de pasar la clasificación. Derrotó en primera ronda al preclasificado #8 y número 50 del mundo Dominik Koepfer en dos set. En segunda ronda venceria al lucky loser y compatriota David Jorda Sanchis lo derrotaría por segunda vez ya que lo derrotó en la clasificación.

En Mayo, Pablo Llamas Ruiz clasificó a su primer Main Draw de Roland Garros tras vencer a los tenistas Alex Bolt (4-6, 6-4, 7-5), Dalibor Svrčina (6-0, 6-1) y Vilius Gaubas (6-0, 3-6, 6-2). En su primera ronda del Main Draw se enfrentó al español Alejandro Davidovich Fokina, contra el que perdió (3-6, 2-6, 7-6, 3-6) tras un largo partido en el que acabó con molestias físicas.

El 23 de junio, disputó la primera ronda de la fase previa (Q1) de Wimbledon, donde se enfrentó al ex número 16 del ranking ATP, Nikoloz Basilashvili. El encuentro finalizó con la victoria del georgiano (3-6, 6-4, 3-6), en un partido competido por parte de ambos jugadores.

En el mes de julio, el tenista jerezano participó en un torneo Challenger y en dos torneos ATP 250. En el Challenger de Iași, fue eliminado en dieciseisavos de final ante el italiano Francesco Maestrelli (6-3, 1-6, 4-6).

Posteriormente, compitió en la fase previa del Nordea Open, donde en primera ronda (Q1) derrotó al tenista franco-belga Luca Van Assche (6-3, 6-0). Al día siguiente, fue eliminado en segunda ronda (Q2) tras caer ante el jovencísimo noruego Nicolai Budkov Kjær (6-3, 6-7, 3-6).

Su siguiente torneo fue el Open de Umag, donde superó la fase previa con una victoria en primera ronda (Q1) frente al francés Kyrian Jacquet (3-6, 6-3, 7-6), y una posterior ante el italiano Andrea Pellegrino (6-3, 6-4). En el cuadro principal, venció al polaco Kamil Majchrzak en dieciseisavos de final (6-2, 6-4) y al francés Térence Atmane en octavos (6-3, 6-3). Su participación concluyó en cuartos de final, cuando perdía (4-6, 2-5) y se vio obligado a retirarse, concediendo la victoria por walkover a su rival. Días más tarde, Pablo informó a través de sus redes sociales que no se trataba de una lesión grave y que ya se encontraba preparando la gira sobre pista dura.

En el mes de agosto, Pablo Llamas disputó el Challenger de Cancún y la fase previa del US Open.

En el torneo mexicano, arrancó en la fase clasificatoria con una solvente victoria en primera ronda (Q1) frente al neerlandés Robin Haase (6-1, 7-5). Sin embargo, en la segunda ronda de la qualy (Q2) fue eliminado por el kazajo Beibit Zhukayev (6-7, 4-6). Aun así, accedió al cuadro principal como perdedor afortunado, donde se midió en primera ronda (R32), pero tuvo que retirarse por mareos cuando perdía ante su rival (4-6, 2-4).

Días más tarde viajó a Nueva York para disputar la fase previa del US Open. En su debut (Q1), remontó (1-6, 6-3, 6-4) al alemán Yannick Hanfmann. En la segunda ronda (Q2), se impuso con autoridad (6-4, 6-4) al estadounidense Andres Martin. Finalmente, en la ronda decisiva (Q3), superó al argentino Marco Trungelliti (3-6, 6-1, 6-2), logrando así el billete para disputar por primera vez el cuadro principal del Grand Slam neoyorquino, en el cual caería derrotado (6-7, 4-6, 2-6) en primera ronda (1R) contra su compatriota Pablo Carreño.

• Actualizado a 18 de agosto de 2025.^[4]​

Leyenda

• Ficha oficial de la ATP para Pablo Llamas Ruiz
• Perfil oficial de la ITF para Pablo Llamas Ruiz (en inglés)