Né en 1966, ancien élève de l’École polytechnique (1986) et de l’École nationale supérieure des télécommunications ; ancien ingénieur général des mines et conseiller d’État, Patrick Pailloux a commencé sa carrière au sein de la direction régionale Île-de-France de France Télécom, en tant que responsable de l’installation des premiers réseaux de transmission optique régionaux (1991-1995).

Il a ensuite occupé divers postes opérationnels dans le domaine des systèmes d’information au ministère de la Défense (1995-2003). En juin 2003 il est nommé conseiller pour les affaires scientifiques et techniques du secrétaire général de la défense nationale (SGDN).

Le 7 octobre 2005 il est nommé directeur central de la sécurité des systèmes d’information, direction du SGDN devenu depuis SGDSN, en charge de la politique nationale en matière de cybersécurité. Le 10 juillet 2009, il est nommé directeur général de la toute nouvelle Agence nationale de sécurité des systèmes d’information (ANSSI), créée à la suite du Livre blanc sur la défense et la sécurité nationale de 2008 qui invitait l’État à se doter d’une capacité de prévention et de réaction aux attaques informatiques et à en faire une priorité majeure de son dispositif de sécurité nationale.

Le 1^er mars 2014, il est nommé directeur technique de la direction générale de la sécurité extérieure (DGSE).

Le 15 juillet 2022, il est nommé conseiller d’État au tour extérieur et rejoint la section du contentieux du conseil d’État.

Le 21 juillet 2023, il est nommé directeur du cabinet civil et militaire du ministre des armées.

Le 10 novembre 2025, il est nommé délégué général pour l’armement, succédant à Emmanuel Chiva, que la ministre des armées et des anciens combattants, Catherine Vautrin tient à saluer pour son action de transformation de la DGA, de construction d’une communauté de destin avec les forces et d’accompagnement des entreprises de Défense.