Nació en Valladolid en 1553.

Pintor del Renacimiento español.

Fue discípulo del retratista de Felipe II Alonso Sánchez Coello en Madrid, con quien colabora en algunas obras en 1587, continuando su estilo dentro de esta temática.

En 1588, contrajo matrimonio y se independizó como pintor, coincidiendo con la muerte de su maestro, al cual sucedió como pintor de cámara del rey Felipe II.

En 1598 sube al trono Felipe III y se convierte en retratista oficial de la corte y de la nobleza de Madrid; siguiendo la tradición flamenca, se esmeró mostrando minuciosamente los encajes, vestidos y joyas de sus modelos de alta alcurnia, que situaba en pie y sobre fondo neutro oscuro o al lado de una mesa o asiento.

En su obra predomina el retrato de cuerpo entero, de concepción algo rígida y tratamiento distante del modelo. Artista cortesano, representó fundamentalmente a la familia real y a miembros de la aristocracia, mostrando un especial interés por describir con técnica precisa y minuciosa la lujosa vestimenta de los personajes, (retratos del rey Felipe III y de la reina Margarita de Austria, 1606, Museo del Prado, Madrid).

También pintó asuntos religiosos en los que utilizó un estilo más avanzado, con una inclinación hacia la iluminación tenebrista cercana al nuevo gusto barroco, como en Adoración de los pastores (1605, Museo del Prado) y Resurrección (1605, Hospital de Valladolid).

Murió en  Madrid el 26 de Octubre de 1608.

La obra de Pantoja está presente en los principales museos y colecciones del mundo.