Né à New-York en 1966, son grand-père était le célèbre agent Paul Kohner, qui représentait entre autres John Huston, Billy Wilder et Ingmar Bergman. Il est diplômé de la Wesleyan University en cinéma. Au cours de sa dernière année d'études, sa mièce " Mango tea " est produite off-Broadway à l'Ensemble Studio Theatre de New York. Il y dirige Marisa Tomei et Rob Morrow.
En 1999, Paul et Chris Weitz ont créé Depth of Field, leur société de production, à Los Angeles. Parmi leurs projets figurent un remake du classique de Bette Davis La voleuse qui sera réalisé par Miguel Arteta, l'adaptation de l'épopée fantastique de Michael Moorcock The Elric Saga, les comédies Army Geek et The last bachelor party ainsi que le drame Silent night. Les deux frères travaillent ensemble sur plusieurs scénarios, dont celui du film d'animation Fourmiz. C'est évidemment avec le film American Pie que les réalisateurs explosent le box-office avec cette comédie pour adolescents. Le film connaîtra plusieurs suites
Paul Weitz s'envole ensuite en solo et réalise, notamment, l'adaptation du livre de Nick Hornby Pour un garçon: on y croise Hugh Grant et Toni Colette. Le scénario est nommé à l'Oscar du meilleur scénario d'adaptation, et a été cité au BAFTA Award, au Writers Guild Award, au Chicago Film Critics Award et à l'Humanitas Award. Le film a été élu parmi les films de l'année de l'AFI et a été cité au Golden Globe et au Golden Satellite Award de la meilleure comédie, remportant le prix de la meilleure comédie à l'U.S. Comedy Arts Festival. Sa comédie, En bonne compagnie, sort sur nos écrans le 11 mai 2005. Paul y dévoile une facette plus tendre, proche de Capra ou de Billy Wilder, et développe une finesse de narration pour une oeuvre très attachante.
Le 7 juin 2006 sort dans nos salles American Dreamz, film pour lequel il retrouve Hugh Grant.
