Nació en Madrid el 16 de septiembre de 1950, estudió en el Liceo Francés de Madrid y se licenció en Derecho. Vivió el comienzo de la transición desde Alianza Popular. Fue la creadora y primera secretaria general, entre 1977 y 1978, de Nuevas Generaciones de Alianza Popular.
Entre 1979 y 1982, ocupó la secretaría general técnica de la Federación de Asociaciones de Prensa y un año después la secretaría general técnica del Grupo Parlamentario Popular, cargo que abandonó en 1986.
Senadora de Alianza Popular por Segovia
En las elecciones generales del 22 de junio de 1986 fue elegida senadora de Alianza Popular por la provincia de Segovia. En la Cámara Alta, ejerció como portavoz de las comisiones de Autonomías y Fondo de Compensación Territorial. En el IX Congreso de Alianza Popular, de enero de 1989, en el que se adoptó la denominación Partido Popular, fue elegida vocal de la Ejecutiva Nacional.
En las elecciones generales de octubre de 1989 resultó elegida diputada. En esa legislatura, desempeñó los cargos de vocal de la Comisión de Reglamento y portavoz adjunta del Grupo Parlamentario Popular.
A finales de marzo de 1990, resultó reelegida miembro de la Ejecutiva Nacional, y de nuevo ratificó su cargo en 1993. En los comicios de junio del mismo año fue elegida portavoz adjunta de su Grupo en el Congreso. En enero de 1996, fue confirmada miembro de la Ejecutiva del PP a propuesta de José María Aznar.
En marzo posterior, también resultó reelegida diputada por Segovia en las elecciones generales. Dos meses después, el 5 de mayo, fue designada ministra de Agricultura, Pesca y Alimentación, dentro del primer Ejecutivo presidido por José María Aznar. Sustituyó en este Ministerio a Luis Atienza, del PSOE. En enero de 1999, fue designada vocal del Comité Ejecutivo Nacional.
El 30 de abril cesó al frente de Agricultura y fue relevada por Jesús Posada. De Palacio había sido elegida poco antes cabeza de cartel del PP para las elecciones europeas.
Llegada al Parlamento europeo
El 13 de junio fue elegida diputada al Parlamento Europeo por el Partido Popular. Un mes después fue nombrada vicepresidenta y comisaria de Transportes y Energía de la Unión Europea. En enero de 2002 fue reelegida miembro de la dirección del PP.
En abril de 2003, como comisaria de Transportes manifestó que habrá un antes y un después de la catástrofe del petrolero Prestige, que afectó a las costas de Galicia y del norte de España, por la aplicación de las normas en seguridad marítima que puso en marcha la Unión Europea. Y añadió su intención de poder plantear a nivel de Naciones Unidas una revisión del Derecho del Mar.
El 1 de noviembre de 2004 cesó en la vicepresidencia y carteras que ocupaba en la Comisión tras la designación del portugués José Manuel Durao Barroso como nuevo presidente de esta institución. De Palacio fue sustituida por Jaques Barrot en la cartera de Transportes y por Andris Piebalgs en Energía. En octubre de 2004 fue elegida presidenta del Consejo de Política Exterior del PP.
En mayo de 2005 ingresó en el consejo de administración de BNP Paribas, el primer banco privado francés, sustituyendo a Jacques Friedmann.
En junio de ese año se le encargó la coordinación del proyecto ferroviario de alta velocidad que une Lyon (Francia) y Turín (Italia). En las mismas fechas ingresó como consejera en la empresa farmacéutica Zeltia. Desde julio de 2005 fue una de los seis coordinadores para la aceleración del desarrollo de la Red Transeuropea de Transportes.
Último año
El 27 de junio de 2006 fue nombrada consejera asesora en Europa de Rothschild, el banco privado de inversión más antiguo del mundo.
El 6 de julio del mismo año fue designada directora consultiva de Sonaecom, división de telecomunicación y medios del grupo portugués Sonae, y el 27 de septiembre fue nombrada miembro no ejecutivo del Consejo de Administración de la misma empresa.
Fue galardonada en numerosas ocasiones. Entre ellas destaca la "Gaviota de Oro", distinción del PP de la localidad madrileña de Fuenlabrada a aquellos afiliados que hayan destacado "por su impulso para conseguir una sociedad mejor desde el propio partido", que recibió el 13 de diciembre de 2002.
El 4 de junio de 2003, la Xunta le concedió una de las Medallas de Oro de Galicia. En noviembre de 2004 recibió el premio "Mujer del año 2004" de la Federación Internacional de Carreteras por "sus contribuciones a la política de transportes y a la seguridad vial".
El 7 de septiembre de 2006 el PP difundió un comunicado de Loyola de Palacio, en el que informa de que "desde hace pocos días" está hospitalizada en Houston (Estados Unidos), donde recibe tratamiento de "un cáncer de cuadro clínico complejo". El partido había informado de su hospitalización el día 4.
