Пауль Лені народився 8 липня 1885 року у Штутгарті. Відвідував гімназію, потім навчавіся на рисувальника в художній слюсарній майстерні. У 15-річному віці переїхав до Берліна, працював рисувальником моди, впродовж трьох семестрів відвідував Академію образотворчих мистецтв. Був художником-оформлювачем і художником-декоратором в міському театрі ім. Фрідріха Вільгельма і у Берлінському театрі, в тому числі для Макса Рейнхардта.
З 1914 року працював у кіно, спочатку художником-декоратором, а з 1916 року — режисером. Перший фільм «Щоденник доктора Харта» був патріотичною пропагандою. У подальших роботах Лені приділяв велику увагу стилістиці кадру. Він також часто виступав співрежисером, відповідальним за оформлення сцени, наприклад, у фільмі «Чорний хід», в якому відбувалося змішення реалістичного і експресіоністського стилів. Найбільшого успіху зазнав його фільм «Кабінет воскових фігур», що став одним з наочних зразків кіноекспресіонізму.
З 1921 по 1923 рік Лені був керівником експресіоністського кабаре «Гондола». З 1923 по 1924 рік інсценував пантомімічні прологи для кінопрем'єр. У 1926 році оформив обкладинку знаменитої книги «Експресіонізм і кіно» Рудольфа Куртца.
Після успіху фільму «Кабінет воскових фігур» в березні 1926 року Лені поїхав до Голлівуду, де з успіхом продовжив удосконалювати свій стиль, знявши чотири фільми жахів.
Пауль Лені помер 2 вересня 1929 року у Голлівуді під час підготовки до роботи над своїм першим звуковим фільмом.
