Urodził się 13 kwietnia 1939 roku w Brooklynie. Jego matka była pianistką, ojciec – włoski emigrant pracował w fabryce. Karierę zawodowa zaczynał jako copywriter w firmie reklamowej. W 1964 roku, po skończeniu American Musical and Dramatic Academy, Paul Sorvino zadebiutował na scenie w musicalu „Bajour”. Sześć lat później pojawił się pierwszy raz na ekranie w filmie Carla Reinera „Gdzie jest tatuś”, w w 1971 roku wystąpił w „Narkomanach” Jerry’ego Schatzberga, gdzie główną rolę zagrał bardzo młody wówczas Al Pacino.
W ciągu swojej kariery Sorvino zagrał w ponad 150 filmach i serialach, Jego najgłośniejsze filmy to przede wszystkim „Chłopcy z ferajny” Martina Scorsese, „Dick Tracy” Warrena Beatty, ,,Nixon” Olivera Stone’a, gdzie wcielił się w Henry’ego Kissingera, „Romeu i Julia” Baza Luhrmana.
Paul Sorvino nie stronił też od telewizji. W 1991 roku zagrał w 31-odcinkowym serialu „Laws & Order
Aktor od kilku lat poważnie chorował, stale wracał na leczenie. Był astmatykiem, napisał nawet książkę „Jak zostać byłym astmatykiem”
Choć w ostatnich latach był w słabej formie, grał do końca. Na premierę czekają jeszcze trzy jego filmy.
Paul Sorvino był ojcem znakomitej aktorki Miry Sorvino, laureatki Oscara za kreację w obrazie „Jej wysokość Afrodyta” Woody’ego Allena.
