Nascida no interior de São Paulo, Guiomar cresceu em meio a uma família de 19 crianças e num ambiente religioso. Menina, impulsionada pelo som do piano tocado pelas irmãs mais velhas, esperava que elas deixassem o teclado para sentar-se ao banquinho e tocar até "os dedos doerem". Antes de aprender a ler e a escrever, dominou as notas. Seu primeiro professor foi o paulista Eugênio Nogueira e, mais tarde, o italiano Luigi Chiaffarelli, com quem realizou suas primeiras apresentações, os saraus musicais, em São Paulo e, depois, no Rio de Janeiro.
Em 1909, aos 15 anos, partiu para a Europa para tentar uma vaga no Conservatório de Música de Paris. Avaliada por um júri formado por célebres músicos, como Claude Debussy, Moszckowski, Widor e Lazare-Lévy, foi apontada como a candidata com os melhores dotes artísticos e obteve a vaga. No conservatório, estudou com o húngaro Isidore Phillip e conquistou o primeiro prêmio ao concluir as provas finais, em 1911, com a execução da Balada, de Chopin. Poucos meses depois de graduar-se, projetou-se no mundo musical europeu. De Paris, realizou concertos em Londres, Itália, Suíça e Alemanha. Com o advento da Primeira Guerra Mundial, mudou-se para os Estados Unidos, onde, a partir de 1915, ascendeu profissionalmente numa trajetória rara. Desde o começo uma revelação, permaneceu 62 anos brilhando nos palcos. Foi especialmente genial ao interpretar Schumann e Chopin. Além de ter sido grande divulgadora da obra de Heitor Villa-Lobos no exterior.