Urodził się jako najstarsze z czworga dzieci Cheryl Ann Crabtree, modelki, i Paula Williama Walkera III, emerytowanego krawca i fotografa. Wychowywał się w mormońskiej rodzinie członków Kościoła Jezusa Chrystusa Świętych w Dniach Ostatnich. Miał dwóch młodszych braci – Caleba i Cody’ego, a także młodszą siostrę Ashlie. Dorastał w południowej Kalifornii. Już we wczesnych latach dzieciństwa brał udział w reklamach. Mając dwanaście lat, trafił na srebrny ekran w serialu NBC Autostrada do nieba (Highway to Heaven, 1985-1986). W wieku czternastu lat zadebiutował w kinowym horrorze komediowym Potwór w szafie (Monster in the Closet, 1987) oraz sensacyjnym filmie fantastycznonaukowym Rozkaz – zabijać (Programmed to Kill, 1987). Po ukończeniu szkoły średniej Village Christian High School w dzielnicy Los Angeles Sun Valley w 1991 roku, studiował biologię morską na jednej z kalifornijskich uczelni (był fanem biologa morskiego Jacques’a-Yves’a Cousteau). Powrócił jednak na mały ekran w dwóch serialach CBS: Żar młodości (The Young and the Restless, 1993) i Dotyk anioła (Touched by an Angel, 1996). W kinowej komedii wytwórni Walta Disneya Postrzelone bliźniaki (Meet the Deedles, 1998) wystąpił w roli pływaka na desce surfingowej. W Miasteczku Pleasantville (Pleasantville, 1998) był czarującym koszykarzem ze szkolnej drużyny. W dramacie sportowym Luz Blues (Varsity Blues, 1999) pojawił się jako jeden z czołowych zawodników teksańskiej drużyny futbolu amerykańskiego. Rolą szkolnego przystojniaka w młodzieżowym przeboju Cała ona (She’s All That, 1999) ujawnił swój talent komediowy. Kamieniem milowym w jego karierze okazała się rola agenta FBI w pięciu filmach o gangach organizujących uliczne wyścigi samochodowe – Szybcy i wściekli (The Fast and the Furious, 2001) oraz sequelach Za szybcy, za wściekli (2 Fast 2 Furious, 2003), Szybko i wściekle (Fast & Furious, 2009), Szybcy i wściekli 5 (Fast Five, 2011) i Szybcy i wściekli 6 (Furious Six, 2013). Za rolę w pierwszym z tych projektów wraz ze swoim filmowym partnerem Vinem Dieselem odebrał nagrodę MTV w kategorii najlepszego duetu 2002. W thrillerze akcji Potęga strachu (Running Scared, 2006) wcielił się w postać szeregowego gangstera, którego zadaniem jest pozbywanie się broni użytej w porachunkach gangsterskich, natomiast w kryminale Podwójna tożsamość (The Death & Life of Bobby Z, 2007) jako były żołnierz piechoty morskiej udawał zmarłego bossa narkotykowej mafii. Paul otrzymał pośmiertnie w 2015 roku The Noble Award za działalność Reach Out Worldwide w kategorii „Disaster Relief” którą odebrał jego brat Cody.