Passionnée de musique dès son plus jeune âge, Pamelia Stickney découvre tour à tour le piano, le violon et l’alto, puis la flûte et le violoncelle. C’est dans les années 90, en regardant le documentaire de Steven Martin, Theremin – An Electronic Odyssey, que Pamelia découvre l’objet qui va changer sa vie. Son passé de musicienne de jazz, notamment à la contrebasse, a influencé sa manière d’aborder le theremin et sa technique si particulière.

Selon le visionnaire Bob Moog – considéré comme l'un des pionniers de la musique électronique, Pamelia Stickney fait partie des plus grandes virtuoses du thérémine dans le monde. Elle a joué et enregistré avec de nombreux artistes, dont David Byrne, John Zorn, Simone Dinnerstein, Ensemble Sebastien Tellier, and Bela Fleck & the Flecktones.

Elle a fait plusieurs apparitions au cinéma, à la télévision et à la radio, notamment dans l'émission Saturday Night Live et dans le documentaire Moog (2004) réalisé par Hans Fjellestad.

Son premier album, Thinking Out Loud (2007), a été produit par Tzadik, le label new-yorkais de John Zorn.

L'album Ouch Evil Slow Hop, fruit de sa collaboration avec Seb Rochford, paraît en 2011 sur le label londonnien Slowfoot.

En 2013, alors installée à Vienne (Autriche), Pamelia Stickney forme, avec Chris Janka et Mark Holub, le groupe Blueblut, connu pour ses mix improbables alliant musique népalaise et compositions de Beethoven. Le trio publie son premier album, Hurts So Gut, en 2014.

En 2017, Pamelia Stickney produit l'album indépendant Transcendental Dissonance, à l'origine de la création du quatuor du même nom, basé à New York. Au sein de cette formation, Pamelia Stickney à la possibilité de tester l'écriture d'arrangements, d'explorer et d'apprendre comment composer/arranger pour un ensemble.

En mai 2019, elle collabore avec le Quatuor Wassily,  pour lequel elle a écrit des arrangements pour quatuor et thérémine. Au programme, des pièces de Messiaen, Bartók, Poulenc, Bach, Berg, Zawinul, Coltrane, Lili Boulanger, Satie ainsi que ses propres compositions.

Sa composition Jatakas Suite, commandée et interprétée par ODES & fragments – le duo de Chris Mannigan et Danny Tunick, sort en 2021.