Elle a débuté au cinéma en 1962 dans le sketch Sophie mis en scène par Marc Allégret dans le film Les Parisiennes , et avait tourné sous la direction de Georges Lautner et André Michel, avant de faire l'essentiel de sa carrière à la télévision.
En , une rediffusion de La femme en blanc a lieu le lundi soir à 20h30 sur la Première chaîne de l'ORTF, ce qui vaut à Paloma Matta un regain de popularité et une couverture de Télé Poche assortie d'un interview de deux pages. C'est un retour éphémère puisque la comédienne à l'époque a arrêté sa carrière.
Épouse du comédien François Chaumette, avec lequel elle a eu trois enfants (dont la comédienne Sarah Chaumette), elle abandonne sa carrière pour devenir sage-femme, d'abord à l'hôpital Saint-Antoine, puis en libéral, sous le nom de Paloma Chaumette. Elle œuvre à humaniser l'accouchement par la pratique de l'accompagnement global, qu'elle organise au Centre de Préparation à la Naissance qu'elle a créé dans le 18e arrondissement de Paris.