1957. július 24-én született a floridai Plant Cityben Pam Tillis (Pamela Yvonne Tillis) amerikai country dalszerző és énekesnő, Mel Tillis neves countryzenész és Doris Tillis gyermekeként. Pam gyerekkora nagy részét Nashville-ben, a country hazájában töltötte, nyolcéves korától kezdve vett zongoraleckéket. Tizenhatéves korában átélt életveszélyes autóbalesetét és abból való felépülését követően a University of Tennessee-n újult erővel folytatta zenei tanulmányait; ekkor a High Country Swing Banddel, valamint és Ashley Cleveland-del énekelt egy folk duóban. 1976-ban otthagyta az egyetemet és apja zeneműkiadó vállalatánál kezdett dolgozni; ekkor írta Barbara Fairchild számára "I'll Meet You on the Other Side of the Morning" című szerzeményét. Eközben saját zenekart is szervezett, amely rövid időn belül San Franciscóba költözött és Freelight néven koncertezett, sajátos jazz- és rockalapú stílusban. 1979-ben visszaköltözött Nashville-be, ahol demóénekesként működött közre apja vállalatánál, emellett egyedül nevelte első gyerekét, egy R’n’B zenekar énekese is volt, valamint folytatta a dalszerzést, többek között olyan előadóknak írt, mint Gloria Gaynor és Chaka Khan.

 
Tillis rendszeresen fellépett a nashville-i Bluebird Caféban számos női dalszerző-énekessel, majd a nyolcvanas évek elején szerződést kötött a Warner Brothers lemezkiadóval. 1983-ban jelent meg a poposabb Above and Beyond the Doll of Cutey című albuma, és a következő évben “Goodbye Highway’ című dalával először a toplistákra is felkerült. Ezt számos kislemez követte a következő években, ám ezek közül egy sem került be a Top 50-be. Ettől függetlenül Tillis neve ismertté vált a Tree Publishing dalszerzőjeként – többek között a Highway 101 zenekarnak és Conway Twitty country sztárénekesnek írt dalokat. 1989-ben az Aristához szerződött és megjelentette Put Yourself in My Place című albumát, amelyről a “Don’t Tell Me What to Do” című kislemezzel sikerült azonnal a Top 5-ba kerülnie – de az albumról több további dal is sláger lett (“One of Those Things”, “Maybe It Was Memphis”). 1992-es albumával, a Homeward Looking Angellel hasonló helyezéseket ért el.

Eddigi legsikeresebb albuma az Aristánál a harmadik, az 1994-es Sweetheart’s Dance, amelyet társproducerként is jegyez. Az albumért megkapta az Academy of Country Music (ACM) az év női énekesének járó díját. Az albumról három kislemez („Spilled Perfume”, „When You Walk in the Room” és „In Between Dances”) Top 5 sláger lett, a „Mi Vida Loca (My Crazy Life)” pedig listavezető - ez a mai napig legismertebb dala.

Ezt követően is további sikerek jöttek, beleértve a Bob DiPiero dalszerzőtől való válására reflektáló „Every Time” című dalt. Közben Tillis a Broadway-en is fellépett a Leiber & Stoller dalszerzőpáros életművének emléket állító Smokey Joe’s Café című produkcióban (korábban már a Jesus Christ Superstar musicalben is kipróbálta magát). Végül otthagyta az Aristát és 2002-ben a Lucky Dog lemezkiadónál jelentette meg It’s All Relative: Tillis Sings Tillis című albumát, amelyen apja szerzeményeit dolgozza fel. Legutóbbi albumai a Rheinstoned (2007, Stellar Cat Records), valamint egy 2012-es retrospektív album, a Recollection. Jelenleg Nashville-ben él.