Сведения о жизни Павла Фивейского крайне скудны, практически единственным источником биографической информации является его житие, которое впервые приводит Иероним в своём труде «О знаменитых мужах» (лат. De viris illustribus).
Согласно ему Павел Фивейский родился в Египте, в городе Фивы. Оставшись сиротой, он много претерпел от своего корыстолюбивого родственника из-за родительского наследства. Во время гонений на христиан императора Деция (249—251) святой Павел, узнав о коварном замысле родственника предать его в руки гонителей, покинул город и удалился в пустыню. Поселившись в пещере у подножия горы, преподобный Павел, никому не ведомый, прожил в ней 91 год, неустанно молясь Богу днем и ночью. Питался он финиками и хлебом, которые приносил ему ворон, одеждой из пальмовых листьев укрывался от холода и зноя.
Незадолго до кончины Павла, состоялась его встреча со святым Антонием, посетившим Павла в его отшельническом месте. Антоний оставался со св. Павлом вплоть до смерти последнего и похоронил отшельника. Согласно житию, св. Павел скончался во время молитвы, стоя на коленях.
Традиционно датой его смерти считается 341 год.
Несмотря на то, что Павел Фивейский не основал ни одной обители, его жизнь послужила образцом для отшельнических монашеских обителей, что даёт основание считать его первым христианским монахом — отшельником в истории.
Память Павла Фивейского отмечается 15 января в католицизме, 15 января в православии (по юлианскому или григорианскому календарю, в зависимости от принятого в поместной церкви календаря), 9 февраля в Древневосточных церквях, в том числе в Коптской православной церкви. У коптов почитание св. Павла широко распространено, встреча св. Павла со св. Антонием — популярный сюжет коптской иконописи. Иконографические атрибуты св. Павла — пальмовое дерево, ворон, два льва (по легенде, они вырыли могилу святого).
В V веке на месте, где находилась пещера, в которой жил святой, был основан существующий по сей день монастырь св. Павла. Мощи Павла, вместе с мощами Паисия Великого в V веке были перенесены Исидором Пелусиотским из Египта в Писидию (Малая Азия).
В XII веке, согласно преданию, мощи святого Павла были перенесены в Константинополь. Позднее они были перенесены в Венецию, в церковь Сан-Джулиано; а частично в Рим.
В 1250 году был основан католический монашеский орден паулинов (полное название — Орден святого Павла, первого отшельника), названный в честь Павла Фивейского.