Formado en el taller de Alonso Sánchez Coello, pintor de Felipe II, llega a colaborar con él en importantes obras de considerable madurez artística. En 1587, Pantoja contrae matrimonio, independizándose como pintor al año siguiente, coincidiendo con la muerte de su maestro. En 1598, la nueva ascensión al trono por parte de Felipe III, le consolida como retratista oficial de la corte y de la nobleza de Madrid. En estos retratos nos muestra su gran precisión a la hora de pintar el detalle tanto en ropas como en joyas, propio de la tradición flamenca. Por otra parte, es en su estudio de los rostros donde mejor se aprecia su educación en el retrato veneciano, en particular del de Tiziano, así como su gusto por llegar a la penetración psicológica. Importantes retratos de su época, incluyen los realizados a la Infanta Isabel Clara Eugenia (1599), y el de su esposo Retrato del Archiduque Alberto (1600), ambos en la Pinacoteca Alte de Munich.