Paul Dano s-a nascut la 19 iunie 1984, in New York City. In vreme ce era inca un copil, Dano si familia sa se muta in Connecticut, unde isi continua studiile la Wilton High School, absolvind in 2002 pentru a frecventa apoi Eugene Lang College in New York. La varsta de 17 ani a jucat in primul sau film, L.I.E., in rolul lui Howie.
A aparut apoi in filmul Little Miss Sunshine ca Dwayne. In timpul filmarilor, Dano avea 20 de ani. El a jucat in rolurile lui Eli si Paul Sunday in filmul There will be blood, rol care i-a adus o nominalizare la premiile BAFTA pentru cel mai bun actor in rolul secundar.
Dano continua sa joace si in alte filme, majoritatea independente. Fiind activ si pe scena, joaca in mai multe productii Broadway, printre care Inherit the Wind, A month in the Country, A thousand Clowns la Roundabout Theatre.
Revista "Rolling Stone" il include pe Dano in Hot List in 2007, numindu-i stilul ca "Daniel Day-Lewis + Billy Crudup + Johnny Depp."
Dano locuieste acum in New York.
Pe numele de naștere Paul Franklin Dano, el este fiul lui Gladys (Pipp, casnică) și Paul Dano (consilier financiar). El este de origine rusă, slovenă/cehă și suedeză. Are o soră, Sarah Dano. Bunicii paterni ai lui Paul, John Dano și Anna Herzo, erau ambii din familii Rusyn/Carpathian, care au emigrat în Scranton, Pennsylvania. Mama lui Paul este de origine slovenă/boemă cehă pe de o parte, și de origine suedeză, pe de altă parte. La o vârstă fragedă, Paul a apărut în piese comunitare și, la începutul adolescenței, a avut prima sa apariție TV într-un episod din Smart Guy (1998). A cântat la chitară principală și voce în trupa Mook, cu sediul în Wilton, Connecticut. A debutat pe Broadway la vârsta de 12 ani în Inherit The Wind, alături de George C. Scott și Charles Durning. Primul său rol major a fost cel de Howie Blitzer, un adolescent cu probleme care se implică cu un bărbat mai în vârstă, interpretat de Brian Cox, în controversatul și apreciatul Minciună (2001). Pentru acest rol, Dano a primit un Independent Spirit Award la categoria Cea mai bună performanță de debut, alături de alte premii din cinematograful Indie. De atunci, a apărut în The Newcomers (2000), Lie (2001), The Girl Next Door (2004), Taking Lives (2004), The King (2005), Balada lui Jack și Rose (2005), Fast Food Nation (2006). Paul Dano a lucrat cu regizori, precum: Paul Thomas Anderson, Steve McQueen, Dayton & Ferris, Ang Lee, Denis Villenueve, Paolo Sorrentino. A jucat alături de actori consacrați, ca: Harrison Ford, Daniel Day-Lewis, Alan Arkin, Jake Gyllenhaal, Toni Collette, Michael Caine, Kevin Kline. A făcut cu ușurință tranziția de la cinematograful independent, la filmele de art-house și blockbuster-urile de la Hollywood. Ascensiunea lui Dano la celebritate s-a produs cu rolul Dwayne, un adolescent rebel din Little Miss Sunshine (2006), care a fost lăudat de critici și public, rol care i-a adus, printre alte premii, Screen Actors Guild pentru cea mai bună distribuție de ansamblu. În anul următor, el a apărut într-un rol dublu ca frații gemeni Paul și Eli Sunday - cel din urmă personaj, un predicator devotat, care este mai amplu și mai provocator decât misteriosul Paul, în filmul lui Paul Thomas Anderson, aclamat de critici, Va curge sânge (2007). Rolul i-a fost acordat lui Dano după o recomandare a actorului Daniel Day-Lewis, care lucrase cu tânărul actor în Balada lui Jack și Rose (2005). Anderson a urmat sugestia lui Day-Lewis, iar rezultatul a fost un alt succes pentru Dano, care a primit mai multe nominalizări la premii, inclusiv la Bafta pentru Cel mai bun actor în rol secundar. După aceea, a jucat în Taking Woodstock (2009), Cowboys (2011), Ruby Sparks (2012, alături de iubita sa, Zoe Kazan), Looper (2012), Prisoners (2013); 12 Years a Slave (2013); Youth (2015); Swiss Army Man (2016); miniseria War & Peace (2016), Okja (2017); Escape at Dannemora (2018). Între aceste filme și proiecte, el a câștigat notorietate interpretând tânărul Brian Wilson în Dragoste (2014). Acest rol i-a dat lui Paul Dano recunoaștere și prima sa nominalizare la Globul de Aur la categoria Cel mai bun actor în rol secundar. Și-a făcut debutul regizoral în Wildlife (2018), care a fost scris împreună cu Zoe Kazan. Ei locuiesc împreună de un deceniu și au o fiică. În anii 2020, a oferit vocea unui personaj din thrillerul The Guilty (2021) și l-a jucat pe Riddler în hitul de box-office, The Batman (2022), într-unul dintre cele mai provocatoare roluri ale sale. În plan personal, este într-o relație de lungă durată cu Zoe Kazan, din 2007. Au împreună o fiică. Au jucat împreună în Ruby Sparks (2012), pe care ea l-a scris și, de asemenea, au co-scris scenariul pentru Wildlife (2018), pe care l-a regizat el. Fiica lor, Alma Bay Dano, s-a născut în august 2018.