Paul Blackthorne monte sur les planches dès l’âge de 12 ans avec la National Youth Music Theatre au Festival d'Edimbourg en 1981. Il poursuit en étudiant à la Spiritual Psychology of Acting à Londres entre 1996 et 1998, avant d’obtenir ses premiers rôles au cinéma et à la télévision britannique.

En 2000, il se trouve en Inde à jouer l’infâme capitaine Russell dans le film sélectionné aux Oscars, Lagaan. La campagne promotionnelle le mène jusqu’à Los Angeles, où il continue d’apparaître dans de nombreuses séries télévisées : Dr Jeremy Lawson dans la saison 10 d’Urgences, l’agent du MI6 Stephen Saunders dans la saison 3 de 24 heures chrono, à la fois un père et son fils dans un épisode de Médium. Il devient enfin un sorcier dans Dresden : enquêtes parallèles, annulée au bout d’une unique saison.

Paul Blackthorne n’a jamais quitté le petit écran, puisqu’en 2010, il joue un magnat du cinéma pornographique dans un épisode des Experts : Miami en face de Ted Danson. Rien ne l’effraie, c’est un véritable caméléon. L’acteur se laisse pousser les canines dans The Gates, approche les services secrets dans un épisode de Warehouse 13, campe un criminel dans FBI : duo très spécial, ou revêt les habits d’un docteur et ancien producteur dans l’unique saison du thriller paranormal The River d’Oren Pelli.

Cette dernière prestation est remarquée et lui vaut de rejoindre, à l’automne 2012, la Team Arrow. Il est de nouveau en prime time, incarnant le tenace inspecteur Quentin Lance. La série à succès de la CW est nommée aux People’s choice Awards en 2013. La même année, le philanthrope, photographe et acteur passe du côté de la réalisation avec un documentaire diffusé dans de nombreux festivals, This American Journey. L’occasion pour lui de témoigner son amour pour les Etats-Unis et ses habitants.