卓越した家庭環境で育った片山氏は、浦和の高砂小学校を卒業後、都内の難関校である東京教育大学附属中学校・高等学校（現在の筑波大学附属中学校・高等学校）へ進学します。毎日の浦和から文京区への通学路でも常に書物を手放さず、学年トップの成績を維持し続けました。
1978年に東京大学法学部へ進学。在学中には司法試験や国家公務員上級甲種試験（現在の国家総合職試験）に優秀な成績で合格し、東大を首席クラスの成績で卒業します。1982年、当時「官庁の中の官庁」と呼ばれた大蔵省（現・財務省）に入省を果たしました。
大蔵省では国際金融局、主税局などを経て、2000年には女性として史上初となる主計局主計官（農林水産担当）に就任。予算編成の中枢を担うポストに女性として初めて登り詰めた快挙は、当時大きなニュースとなりました。この前例なきキャリア形成の土台には、幼少期から浦和の実家で培われた揺るぎない知性と精神力がありました。
