Paul Bettany nació el 27 de mayo de 1971 en Harlesden, Londres, Inglaterra, Reino Unido. Se formó en el Centro Dramático de Londres e inmediatamente después de terminar sus estudios, se fue al West End para unirse al elenco de An Inspector Calls, aunque cuando se le pidió que saliera de gira con esta obra, eligió quedarse en Inglaterra. Después de debutar en teatro se une a la Royal Shakespeare Company.

Sus primeros pasos como actor de cine fueron en telefilmes, hasta que dio el salto a la pantalla grande en Bent (1997), un drama sobre dos jóvenes homosexuales en plena Segunda Guerra Mundial.

Posteriormente llamó la atención de las audiencias principales cuando apareció en la película británica Gangster No. 1 (2000) y en la película del director Brian Helgeland, Corazón de caballero (2001). Ha aparecido en una amplia variedad de películas, incluyendo Una mente brillante (2001), Capitán de mar y guerra: La costa más lejana del mundo (2003), Dogville (2003), Wimbledon (2004) y la adaptación de la novela El código Da Vinci (2006), donde interpreta a un masoquista religioso.

Asimismo es conocido por su papel de voz como J.A.R.V.I.S. en Marvel Cinematic Universe, específicamente las películas Iron Man (2008), Iron Man 2 (2010), Los Vengadores (2012), Iron Man 3 (2013) y Vengadores: La era de Ultrón (2015), en la que también interpretó a Visión, papel que repite en Capitán América: Guerra civil (2016) y en Avengers: Infinity War (2018).