Diplômée de l'École Polytechnique et de Télécom Paris, Pascale Sourisse a commencé sa carrière par des fonctions de direction à France Telecom, Jeumont-Schneider et la Compagnie Générale des Eaux, ainsi qu'au Ministère de l'Industrie. Elle a rejoint Alcatel en 1995 comme Directeur de la Stratégie et du Plan d'Alcatel Space. En 1997, elle est nommée Président-directeur général de SkyBridge. En 2001, elle devient Président-directeur général d'Alcatel Space et en 2005, Président-directeur général d'Alcatel Alenia Space.
En 2007, Pascale Sourisse est nommée Directrice générale adjointe de Thales, membre du Comité exécutif, en charge de la Division Espace et Président-directeur général de Thales Alenia Space. En 2008, elle prend les fonctions de Directrice générale de la Division Systèmes Terre et Interarmées de Thales puis devient en 2010, Directrice générale de la Division Systèmes d’Information et de Communication sécurisées.
En 2013, elle est nommée Directrice générale en charge du Développement International du Groupe.
Pascale Sourisse est Commandeur de la Légion d’honneur et de l’Ordre du Mérite. Elle est membre du Conseil d'administration de l'Ecole Polytechnique et de l'Institut Polytechnique de Paris. Elle est également membre de l’Académie des Technologies.