Bettany 1971 yılında sahne şarkıcısı Anne (kızlık soyadı Kettle) ile aktör ve drama öğretmeni Thane Bettany'nin oğlulları olarak Londra'nın Shepherd's Bush bölgesinde doğdu. Sarah adında bir ablası ve Matthew adında bir erkek kardeşi vardı. Thane, Hertfordshire'daki Queenswood School'da eğitmenlik yaparken, aile kampüste kalıyordu. Ancak 8 yaşındaki Matthew'un ani ölümü, aileyi derinden sarstı. Daha sonra Paul, anne ve babası boşanırken evden ayrılarak Londra'nın merkezinde yaşamaya başladı. Sokaklarda gitar çalarak para kazanan Paul, küçük bir dairede yaşıyordu. İki yıl sonra, yaşlı insanlara bakarak para kazanmaya başladı. Paul, on dokuz yaşında aktör olmayı karar verdi ve bu azimle Londra Drama Merkezi'nde eğitim gördü. Önce tiyatro sahnelerinde, sonra da beyazperdede boy göstermeye başladı.
Paul Bettany, 2003 yılında, sadece akrabalarının ve arkadaşlarının katıldığı bir düğünle Akıl Oyunları filminin çekimleri sırasında tanıştığı aktris Jennifer Connelly ile evlendi. New York, Brooklyn'e taşınıp eşi ve onun daha önceki evliliğinden olan oğlu Kai ile yaşamaya başladı. 5 Ağustos 2003'te doğan çiftin ilk çocuğuna Stellan (aktör Stellan Skarsgård'ın adı) adını verdiler. Stellan'ın vaftiz babası, aktör Charlie Condou oldu. Çiftin ikinci çocuğu, Agnes Lark 2011'de dünyaya geldi.