Paul Thomas Anderson nació en Studio City, California, el 26 de junio de 1970. Hijo de Bonnie y Ernie Anderson, este último actor y voz oficial de la cadena ABC. Paul pasó su infancia y adolescencia viendo videos y películas sin parar, como una obsesión, de las que aprendió la forma de narrar y hacer cine. Paul hizo su primer cortometraje, a los 18 años, al cual tituló The Dirk Diggler Story (1988), historia que  retomaría más adelante.

Aunque ingresó en la Universidad de Nueva York, Paul sabía que su futuro e interés no se encontraba ahí y, tras haber asistido tres días, abandonó la escuela y buscó dedicarse al cine, trabajando como asistente de producción en varios proyectos televisivos, musicales y de publicidad. En 1993, el director realiza su siguiente cortometraje, Cigarettes and Coffee, el cual se proyectó en el Festival de Cine de Sundance, recibiendo buenas críticas. Pocos años más tarde, Paul realiza su primer largometraje, la cinta Hard Eight (1996), trabajando con Philip Seymour Hoffman, John C. Reilly, Philip Baker Hall, Gwyneth Paltrow y Samuel L. Jackson, la cual fue nominada a varios premios de los Independent Spirit Awards.

Su siguiente cinta lo cimentaría como uno de los directores más talentosos y habilidosos del medio, Boogie Nights (1997), basada en su primer cortometraje, sobre el ascenso y la caída de una estrella del cine pornográfico. Nominada en categorías de actuación y de Mejor guión original, la cinta de Anderson se ha vuelto un referente común y es considerada como una de las mejores cintas de la década de los años 90. Anderson dirige, años más tarde, la cinta Magnolia (1999), con Tom Cruise, William H. Macy y Julianne Moore, la cual le volvería a dar una nominación como Mejor guión original.

Sorprendería, después, cuando para su siguiente proyecto elige al comediante Adam Sandler, para estelarizar la cinta Embriagado de amor (2002), la cual también fue celebrada por la critica. Cinco años más tarde, tendría su primera colaboración con el actor Daniel Day Lewis, en la cinta Petroleo sangriento (2007), donde Anderson sería nominado por su trabajo como guionista y como director. En 2012, el director estrenó la controversial The Master (2012), para después lanzar Vicio Propio (2014) y repetir su colaboración con Day Lewis, en la cinta El hilo fantasma (2017), la cual representará el retiro del actor.