Paul Newman est né à Cleveland dans l'Ohio. Son père était juif allemand et sa mère était catholique avec des racines hongroises.
Il participe de 1941 à 1945, à la guerre du Pacifique, où il est blessé. Cet incident lui interdit de pratiquer le sport et il se consacre alors au théâtre.
Il étudie l'art dramatique d'abord à école d'art dramatique de Yale, puis à l'Actor's Studio de New York, auprès de Lee Strasberg. Bientôt, il monte sur scène à Broadway dans des pièces comme Picnic (1953) ou The desperate Hours (1955), qui lui apportent la célébrité.
À partir de 1954, il tourne pour le cinéma. Son premier film est Le Calice d'argent de Victor Saville.
Ses prestations sont remarquées dans Le gaucher d'Arthur Penn (1957), La chatte sur un toit brûlant (1958) et Exodus (1960).
En 1961, il joue dans L'arnaqueur un personnage dont il reprendra le rôle dans La Couleur de l'argent de Martin Scorsese (1986). Avec La Couleur de l'argent, Paul Newman décroche enfin l'Oscar du meilleur acteur dans un premier rôle.
D'autres rôles importants émaillent sa filmographie: Luke la main froide (1967), Butch Cassidy et le Kid (1969), L'arnaque (1973), La tour infernale (1974), Le Policeman (1981) et Le Verdict (1982).
Dès 1959, Paul Newman s'intéresse à la réalisation. Il commence par un court métrage : On the harmfulness of tobacco (Sur les méfaits du tabac), puis il poursuit dans cette voie avec Rachel, Rachel (1968), De l'influence des rayons gamma sur le comportement des marguerites (1972), La ménagerie de verre (1986).
En 1958, Newman épouse l'actrice Joanne Woodward. À eux deux, ils battent un record : c'est le couple marié à Las Vegas qui a la plus longue durée de vie commune.
Il a obtenu un Golden Globe Award pour Rachel, Rachel en 1969 et l'Oscar du meilleur acteur en 1986 pour son rôle dans La Couleur de l'argent de Martin Scorsese.
Parallèlement à sa carrière d'acteur, Newman s'est lancé dans diverses actions caritatives. Il a créé, par exemple, une marque de produits alimentaires (Newman's Own) dont les bénéfices sont versés à des organismes de charité pour les enfants. Il organise des camps pour enfants cancéreux et aide financièrement des centres pour personnes abusant des drogues ou de l'alcool.
Paul Newman est également connu pour son implication dans le sport automobile, il est d'ailleurs le copropriétaire de l'écurie Newman/Haas/Lanigan Racing.
En mai 2007, il annonce la fin de sa carrière cinématographique.
Il est alors atteint d'un cancer des poumons qui ne lui laisserait plus que quelques semaines à vivre. Il meurt le 26 septembre 2008 à l'âge de 83 ans.
