Né d’une mère opératrice téléphonique et d’un père vendeur, Paul Feig est élevé dans une famille chrétienne du Michigan. Après un an passé à l’université, Feig déménage à Los Angeles et travaille en tant que guide touristique aux Universal studios, avant de s’embarquer dans le stand-up grâce auquel il obtient quelques rôles mineurs à la télévision.

Paul Feig apparait pour la première fois sur grand écran dans Zombie High, un petit film d'horreur fauché datant de 1987, et enchaîne les petits rôles avant de donner la réplique à Ben Stiller en 1995 dans La Colo des Gourmands. Si le film tombe dans l’oubli, il rencontre tout de même Judd Apatow, alors coscénariste. Après avoir fait de la figuration, il intègre l'année suivante le casting de Sabrina, l’apprentie sorcière où il tient le rôle de Mr Eugene Pool, un professeur de sciences naturelles.

En 1999, Paul Feig délaisse sa carrière d’acteur pour se concentrer sur l’écriture avec son ami Apatow dont la collaboration produit une série, Freaks and Geeks, inspirée de sa propre expérience de lycéen. Le show est rapidement annulé mais Feig est nominé pour deux Emmy Awards. Pendant la décennie suivante, il se dédie à la réalisation de séries le temps de quelques épisodes et travaille régulièrement sur The Office, 30 Rock, Mad Men, Weeds ou encore Nurse Jackie. En parallèle, il réalise trois films : Life Sold Separately, I am David et Enfants non accompagnés, respectivement en 1997, 2003 et 2006.

Paul Feig revient au cinéma par la grande porte en 2011 avec sa réalisation de la comédie girly Mes meilleures amies qui connait un franc succès. Elle révèle tout le potentiel comique de Melissa McCarthy que Feig met à profit dans Les Flingueuses et Spy, datant de 2013 et 2015. Le cinéaste travaille à nouveau avec la pétillante comédienne en 2016 pour SOS Fantômes, le reboot du célèbre diptyque à succès des années 80. Deux ans plus tard, le cinéaste livre le thriller L'Ombre d'Emily avec Anna Kendrick et Blake Lively, puis fait appel à l’héroïne de Game of Thrones Emilia Clarke pour la romance londonienne et hivernale Last Christmas.

En 2022, Paul met en scène pour Netflix L'École du Bien et du Mal, premier volet d’une saga fantastique pour jeunes adultes. Deux ans plus tard, il signe pour Amazon Prime la comédie d'action Jackpot portée par John Cena et Awkwafina, puis, en 2025, toujours pour la célèbre plateforme, L'Ombre d'Emily 2, suite de son film de 2018. Toujours en 2025, Le réalisateur met en scène le très attendu thriller La Femme de ménage, adapté du roman à succès de Freida McFadden.