Nació en Quito en una familia vinculada a la música. Sus padres fueron Fausto Tamayo y María Luisa Cevallos Paladines, y su tío abuelo fue el compositor Víctor Manuel Valencia Nieto. En su hogar se escuchaba habitualmente música nacional, especialmente del dueto Benítez y Valencia y de Fresia Saavedra, influencias que marcaron su infancia.^[4]​

Comenzó a cantar a los cinco años, cuando ganó en Tulcán el Festival Colombo-Ecuatoriano Rumichaca de Oro, interpretando el pasillo Entrega final.^[4]​ A los seis años ingresó a la compañía teatral del actor Ernesto Albán, con quien trabajó durante aproximadamente catorce años, experiencia que consolidó su formación escénica y artística.^[3]​ ^[4]​^[5]​

A los nueve años, Paulina Tamayo viajó a Lima, Perú, invitada por la Embajada Ecuatoriana, para participar en una serie de presentaciones artísticas. Durante una de ellas, ofrecida en la sede diplomática, interpretó varios pasillos ante un público que incluía a la reconocida cantautora Chabuca Granda. Según relató la propia Tamayo en una entrevista con El Telégrafo, la artista peruana se emocionó al escucharla cantar el pasillo Rebeldía, compuesto por Víctor Nieto, y la felicitó al término de su presentación.^[6]​

En 1977, con doce años de edad, participó en el Festival Latinoamericano Juventudes, realizado en Acarigua, Venezuela, donde, según medios ecuatorianos, obtuvo el primer lugar representando al Ecuador. Durante su infancia y adolescencia, llevó su repertorio de música nacional a escenarios internacionales, promoviendo los géneros tradicionales ecuatorianos.^[7]​

Entre sus primeras grabaciones se incluyen los temas Imploración de amor, Fe perdida, Mentiras y Callecita de amor, todos compuestos por su madre, María Luisa Cevallos Paladines.^[8]​

En 1979 lanzó su primer disco, Colección de Oro, al que siguieron otros vinilos y más de una decena de grabaciones en formato CD, centradas en la música ecuatoriana.^[4]​ Aunque grabó diversos álbumes —entre ellos Inimitable (2001), 4 Décadas de Canto Apasionado (2011) y A lo Grande con la Grande (2016)— solía señalar que prefería el contacto directo con el público antes que una producción discográfica abundante.^[4]​

A lo largo de su carrera se presentó en festivales y escenarios internacionales en América Latina, Estados Unidos y Canadá, y compartió escena con artistas como Roberto Carlos, Rocío Dúrcal, Lola Flores, Juan Gabriel, Los Panchos, Los Visconti, Julio Jaramillo, entre otros.^[4]​ En 2016 ofreció un concierto multitudinario en el Coliseo General Rumiñahui de Quito, donde fue homenajeada por su público y colegas.^[4]​ Entre 2022 y 2023 continuó activa: estrenó el tema Soy del Auquitas, guambrito dedicado al equipo de fútbol, la Sociedad Deportiva Aucas, obtuvo la licenciatura en Artes Musicales y Sonoras por la Universidad de los Hemisferios, y grabó el pasillo Sombras en dúo con la cantante peruana Eva Ayllón.^[4]​

Paulina Tamayo celebró sus cuatro décadas de trayectoria artística con un concierto en el Ágora de la Casa de la Cultura Ecuatoriana de Quito en abril de 2011, evento en el que participaron varios artistas nacionales en su homenaje.^[9]​ En 2016 realizó presentaciones internacionales en América Latina y Estados Unidos, promocionando su disco A lo grande con la grande. Entre 2017 y 2018 formó parte del jurado del programa de televisión Yo me llamo Ecuador, transmitido por Teleamazonas, junto al cantautor Juan Fernando Velasco y la actriz Paola Farías.^[10]​ En 2018 ofreció conciertos sinfónicos como parte de su gira A lo grande.

Su sencillo, La Canción de Los Andes, tema del álbum Paulina Tamayo 30 Años – Inimitable, supera el millón de visitas y reproducciones en su canal oficial de YouTube. Mientras que su sencillo Amor, Dolor tema del álbum Paulina Tamayo 40 Años – 4 Décadas de Canto Apasionado, logró posicionarse como la Canción del Año por 2 años consecutivos, 2011-12^[11]​

Desde sus primeros fulgores musicales, a los 9 años de edad, encontró oportunidades de expresar su talento musical fuera del país. Uno de estos países fueron: Perú, Venezuela, Colombia, entre otros. En Lima Perú participó en el homenaje a Chabuca Granda, a quien le hizo derramar lágrimas de emoción, al descubrir el gran talento de la niña, quien interpretó "Rebeldía" de Víctor Valencia Nieto. Granda expresó: “Ella no es una estrella porque la estrella brilla hasta cierto momento, ella es un astro, siempre permanecerá con su brillo innato.

Se convierte en la "Embajadora del folklore Ecuatoriano y Latinoamericano". Visitó países como Argentina, Perú, Colombia, Brasil, Venezuela, Costa Rica, México, Canadá, Estados Unidos. Hasta el momento, Paulina Tamayo nos deja en los escenarios poesía, música, e interpretación al más alto nivel profesional. Posicionando su lema “NUESTRA MÚSICA VIVIRÁ POR SIEMPRE”; con sus canciones poéticas: "Parece Mentira", "las Tres Marías", "Avecilla", "Este Secreto", entre otras, Siendo hoy por hoy su estandarte la "Canción de los Andes".

Ha incursionado en varios géneros musicales, además de los temas nacionales gracias a la experiencia profesional que vivió en EE. UU. Trabajó algún tiempo con una cadena de hotel, donde componía música internacional, entonces cantó boleros, cumbia, valses, entre otros, “pero sin duda mi pasión es la música nacional”.^[3]​

Dentro de sus éxitos musicales están en primer lugar: “Ecuador en mi corazón”, además de recoger todos los éxitos de su carrera. Salió a la venta junto al periódico “El comercio” a nivel nacional, llegando a agotarse todos sus ejemplares;^[11]​ otros de sus sencillos, que conmocionó al público ecuatoriano es la Canción de Los Andes, tema del álbum Paulina Tamayo 30 Años – Inimitable. Se ha comentado que ‘la Canción de los Andes’ es un tema en el que Paulina, al interpretarlo, llora y se resquebraja porque perdió un hijo. Al preguntarle sobre el tema ella supo expresar: “Sobre ese tema no le voy a contestar, pues me pone muy mal, es una situación trágica, es una canción dura de algo que me tocó vivir, de lo que prefiero no hablar...”^[12]​

En sus 38 años de vida profesional, en el arte del canto y la interpretación vocal, ha grabado en total 10 discos de acetato 5 de 45 revoluciones por minuto 5 de larga duración y 5 compactos incursionando con gran éxito como intérprete de música nacional y latinoamericana, destacándose algunos temas mexicanos interpretados estos con acompañamiento de mariachis.

Es considerada ‘La grande del Ecuador’, lo cual significó una gran alegría y orgullo, pero a la vez una responsabilidad. “Ese nombre dice mucho, tanto para Paulina Tamayo como para el país al que me debo, es una gran responsabilidad que debo asumir con mucha dedicación”.^[3]​

Falleció en la madrugada del 21 de octubre de 2025 a los 60 años, producto de una insuficiencia respiratoria en la madrugada del martes mientras descansaba, hecho confirmado por su hijo en las redes sociales.^[13]​

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• De qué muriò Paulina Tamayo