Paulina Pi de la Serra i Joly neix a Terrassa el 21 de juliol del 1906, en una família culta, benestant i conservadora. Filla de Francesc Pi de la Serra, membre fundador dels Amics de les Arts de Terrassa i del Gremi d'Artistes, i Mary Joly i Amat, d'origen anglosaxó, passa una infantesa afable al casal familiar del Raval de Montserrat. Com que la mare havia nascut a Esmirna, les nenes de l'escola es refereixen a Paulina amb el malnom de "la turca". El 1918, va interna al col·legi Jesús Maria de Sant Gervasi per fer el batxillerat.

Als divuit anys, és una jove amb ideals i ambicions. En paraules seves: "jo era ingènuament pedant, suficient, cosa pròpia d'aquesta edat. No hi havia res que m'ofegués tant com que no se'm considerés una dona feta i dreta quan sols era un esbós de majoritat. La política ja m'agradava. I si bé en aquells temps era inimaginable demanar el vot als 18 anys, em rebel·lava contra allò que jo considerava una injustícia, que de fet ho era: que les dones no tinguessin vot" (citat per Bernat Puigtobella, 2018). És en aquesta edat que es casa amb l'empresari barceloní Carles Feliu Oller, que set anys després es trasllada a Mèxic perquè el seu negoci ha fet fallida.

El 1933, esdevé presidenta de la secció femenina de la delegació de Terrassa de la Lliga Regionalista i forma part del Consell de redacció del setmanari del partit, Després. L'any següent, al setembre, és delegada de la Lliga a l'assemblea anual del Congrés dels Grups Nacionals Europeus, a Berna. Paulina Pi de la Serra està especialment dotada per l'oratòria i per això li posen el malnom de "rossinyol de la Lliga". És a l'entorn del partit que coneix Joan Estelrich, amb qui al novembre, a Ginebra, té una filla, Maria Helena, a qui mantenen sempre en secret i decideixen deixar-la amb una família d'acollida de Gràcia. El 1935, el marit de Pi de la Serra, que encara es troba a Mèxic, mor d'un accident de cotxe.

Quan esclata la Guerra Civil, Pi de la Serra, que es troba a Ginebra a un curs d'estiu de la Societat de les Nacions, va a Roma, després a Perpinyà i finalment es trasllada a París, on treballa durant uns anys com a traductora i professora, i en diferents activitats a l'Oficina de Propaganda.

El 1945, s'instal·la definitivament a Terrassa i s'immergeix en la vida cultural de la ciutat. Participa als Amics de les Arts o a la tertúlia Colla dels Ximples, entre d'altres. Imparteix cursos i conferències, i fa amistat amb escriptors com Carles Riba i Salvador Espriu. Als anys seixanta, és un referent per al Grup de Terrassa, integrat per artistes com Antoni Padrós, Marc Molins o Marta Pessarrodona. Quan es crea la delegació d'Òmnium Cultural a Terrassa, el 1967, forma part de la direcció. Prova del seu compromís amb la ciutat, és que el 1978 veu la llum la seva crònica L'ambient cultural a Terrassa, 1877-1977.

Als anys setanta col·labora amb Ràdio Terrassa i amb Cadena Catalana. Una selecció de les seves intervencions es recull al casset A corre-cuita (1983).

El 1982, publica la seva única obra de creació literària, Quatre narracions, que aplega relats escrits en diferents èpoques, dos dels quals apareguts anteriorment en revistes. El llenguatge literari pel qual es decanta Pi de la Serra pren l'aparença de la llengua oral, és directe i àgil, i les històries ficcionen anècdotes quotidianes i viscudes amb alguna incursió d'elements fantàstics.

Paulina Pi de la Serra mor el 22 de març de 1991.