1905年、片岡球子は北海道札幌市で醸造業を営む家で生まれました。
1923年、札幌で高等女学校を卒業後、上京して女子美術専門学校に入学。日本画を専攻して本格的に絵画を学び始めます。両親は娘の手習いとして絵を学ぶのは悪くないと考え、嫁入り準備の一種と見なしていましたが、球子は本気でした。 両親に勘当されながらも絵画の道を選び、小学校教師として働きつつ創作活動に打ち込みました。

そんな球子の作品が世に認められるようになったのは、1930年の院展において作品「枇杷」が入選を果たしてからのことでした。以前は帝展にチャレンジし続けていたものの、独特すぎる画風が受け入れられずに落選続き。その状況を見かねた画家・中島清之の助言に従って院展に出品すると、そちらでは高く評価されるようになったという経緯があります。 以後、院展に数々の作品を出品し、いずれも高い評価を獲得して画壇に認められました。

1955年からは女子美術大学(旧・女子美術専門学校)の助教授、そして教授となって後進の指導にあたり、さらに絵画制作を続け、発表する作品は芸術選奨文部大臣賞をはじめさまざまな賞を獲得します。 その後は、富士山を題材にした「富士」シリーズ、歴史上の偉人の肖像画をデフォルメした「面構」シリーズなどで独自の境地を開くなどして活躍。フランスのパリで展覧会を開くなど、海外にも進出します。 そして1989年、文化勲章を受章。103歳で死去するまで、日本を代表する女性画家のひとりとして活躍しました。