1973'te California eyaletinin Glendale kentinde doğdu. Annesi Cheryl mankenlik yapıyordu, babası Paul ise kanalizasyon sistemleri üzerine çalışıyordu. Caleb ve Cody adlı 2 erkek, Ashlie ve Amie adlı iki kız kardeşi vardı. Kız kardeşi Ashlie 80'lerde birkaç dizide küçük roller almıştı. Mormon bir aileden gelen Walker da Mormon okullarına gönderildi. Küçüklüğünde ünlü Fransız denizci Jacques Cousteau'ya büyük hayranlık besleyen oyuncu, üniversitede Deniz Bilimleri Bölümü'nü bitirdi.
Küçük yaşlardan itibaren televizyon dünyasıyla iç içe olan Walker, çocuk bezi ve pizza zinciri reklamlarında oynadı, TV dizilerinde roller aldı. Beyazpereye adımın 1986 yapımı Monster in the Closet filmiyle attı. Ancak bu yıllarda fazla başarılı olamadı. İlk büyük çıkışını 1998 yapımı komedi filmi Meet the Deedles ile yaptı. Burada Phil Deedle karakterini canlandıran Walker, 2001 yapımı Hızlı ve Öfkeli serisinin ilk filminde gizli FBI ajanı Brian O'Conner rolünü aldı. Bu rol sayesinde dünya genelinde büyük popülarite kazandı. Bir yandan Fast & Furious serisinin art arda çekilen filmlerinde rol alırken, diğer yandan Maviliklere Doğru (Into the Blue, 2005) Atalarımızın Bayrakları (Flags of Our Fathers, 2006) Takers (2010) gibi önemli Hollywood yapımlarında başrolleri aldı. Henüz çekimleri tamamlanmayan Hızlı ve Öfkeli 7'de bir kez daha rol alan Walker'ın tamamladığı son filmlerden biri olan Yaşam Savaşı (Hours), 2013 Aralık'ında ABD'de vizyona girecek.
Ayrıca National Geographic kanalında yayınlanan 2010 yapımı Expedition Great White adlı dizi-belgeselin 3 bölümünde yer alıp, ekiple birlikte Meksika açıklarında etiketleyip incelemek üzere büyük beyaz köpekbalığı avına çıkmıştı. Hızlı ve Öfkeli 6'nın çekimleri esnasında ön çapraz bağlarını koparan Walker ameliyat olmuş, çekimler Walker'ın iyileşmesinin ardından devam etmişti.
Tüm hayatı boyunca büyük bir deniz tutkusu olan Walker, ayrıca bir hız ve araba tutkunuydu. Kendine ait Nissan Skyline marka modifiye arabasıyla Hızlı ve Öfkeli 2 filminde yer alan, çekimlerin bazılarını dublör kullanmadan gerçekleştiren Walker, birkaç profesyonel araba yarışına da çıkmıştı. Bunların yanı sıra dünyadaki doğal afetlere karşı duyarlı bir kişiliği olan ünlü aktör, kendi kurduğu Reach Out Worldwide adlı yardım organizasyonuyla Haiti ve Şili depremlerinde yardım çalışmalarına katıldı.
30 Kasım 2013 günü, yine Reach Out Worldwide bünyesinde California'nın Santa Clarita şehrinin Valencia bölgesinde gerçekleştirdiği, Filipinler'deki tsunami kurbanları için düzenlenen bir etkinliğin ardından geçirdiği trafik kazasında hayatını kaybetti. Yapılan açıklamada Walker'ın yolcu koltuğunda oturduğu Porsche Carrera GT markalı aracın etkinlik alanından ayrıldıktan kısa bir süre sonra yoldan çıkıp orta refüjdeki bir ağaca çarparak yandığı, Walker ile birlikte aracın sürücüsü Roger Rodas'ın olay yerinde öldükleri belirtildi. Roger Rodas, Paul Walker'ın sahip olduğu Valencia'daki modifiye araçlar mağazasının işletmecisi, ayrıca Walker'ın finansal danışmanı ve yakın arkadaşıydı. Walker ve Rodas'ın vücutlarının neredeyse tamamen yandığı ve tanınmaz hale geldiği, cesetlerin teşhisi için dental kayıtların kullanıldığı açıklandı. Otopsi sonucunda Walker'ın kaza sonucu oluşan darbeler ve yanıklar sonucu öldüğü anlaşıldı. Walker'ın naaşı 14 Aralık günü Los Angeles'ın Hollywood Hills bölgesinde bulunan Forest Lawn Memorial Park'ta defnedildi. Cenaze törenine sadece Walker'ın ailesi, arkadaşları ve davetli kişiler katıldı. İddialara göre Walker'ın cesedi krematoryumda yakıldı.
Walker'ın eski kız arkadaşı Rebecca McBrain'le birlikteliğinden 1998'de doğan Meadow Rain adlı bir kızı bulunuyor. Walker'ın ölmeden önce bıraktığı vasiyette 25 milyon $'lık servetinin tamamını kızına bıraktığı ve kızı reşit olana dek mirasın annesi Cheryl'ın kontrolünde olacağı açıklandı.
Vefatının ardından Walker'ın son filmlerinden Hızlı ve Korkusuz (Vehicle 19) 2014'ün Nisan ayında gösterime girdi.
