Пол ван Дайк вырос в Восточном Берлине в неполной семье: его отец оставил сына и мать, когда Полу было 4 года. Живя там, он работал техником радиопередачи, и готовился стать мастером по дереву. Сам ван Дайк говорит, что его знакомство с музыкой началось с помощью радио. Так как в Восточном Берлине не было музыкальных магазинов, то он в тайне слушал популярные, но запрещённые в ГДР радиостанции Западной Германии: РИАС и SFB, а также контрабандные записи.
Незадолго до падения стены Пол и его мать получили разрешение покинуть Восточную Германию и переехали жить в Гамбург к тетё Пола. Позднее мать Пола сказала, что их буквально вышвырнули из Восточной Германии, дав сутки на сборы. В 1990 году Пол ван Дайк вернулся в Берлин. Его первое выступление в качестве диджея состоялось в клубе Tresor в марте 1991-го. Вскоре у Пола появился шанс выступить на известных вечеринках Juergen Kramer в клубе Turbine вместе с популярным молодым диджеем Кидом Полом (Kid Paul). Шоу назвали Paul vs. Paul. Стиль Пола ван Дайка привлек внимание Cosmic Baby, и они объединились под названием The Visions of Shiva. Их сингл «Perfect Day» был выпущен берлинским независимым лейблом (Masterminded For Success) Records, руководимым английским продюсером Марком Ридером и менеджером Торстеном Джёрком.
В феврале 1993 музыканты вели выпуски еженедельной трехчасовой программы радио HR3 Clubnight. Эти программы слушала обширная аудитория по всей стране. Выпустив второй и последний сингл проекта Visions of Shiva «How Much Can You Take?», Пол ван Дайк и Cosmic разошлись. К концу лета Пол выпустил свой первый DJ-микс «X-Mix-1 — the MFS Trip», а также сделал ремикс на классический транс-гимн «Love Stimulation».
Растущая популярность вечеринок Dubmission привела к изменению места их проведения. Сначала это было Cafe Moskau, а затем более просторный клуб E-Werk, где Пол стал регулярно проводить свои выступления.
В 1994 Пол выпустил «The Green Valley EP», «Pump This Party» и «Emergency 911». Тем временем, для выступлений требовалось множество ремиксов, и его знакомство с исполнителями уровня New Order и Reeder дали ему возможность сделать ремикс на трек «Spooky» из альбома Republic. После долгих уговоров Reeder, он вместе с Джонном Климеком (Johnn Klimek) и VOOV наконец записал свой дебютный альбом 45RPM. Reeder также создал треклист, обложку и название альбома, которое отражает скорость вращения виниловых дисков, которые обычно использовались в танцевальной музыке.
Reeder составил альбом Seven Ways (Семь путей), который закрепил за Полом звание «пионера» транс-музыки. Это было первым выдающимся успехом Пола ван Дайкa в Великобритании. Reeder успешно договорился со своим старым другом Робом Диконом (Rob Deacon) о выпуске альбома в Великобритании.
В начале 1997 года Пол ван Дайк начал сотрудничество с американским музыкантом и продюсером BT. Вместе они спродюсировали такие треки, как Flaming June, Forbidden Fruit and Namistai (1999). Синглы «Forbidden Fruit» («Запретный плод») и «Beautiful Place» («Чудесное место») сначала не произвели большого эффекта, но с выпуском альбомов «Seven Ways» и «Words» произведения ван Дайка стали все чаще привлекать внимание, особенно на волне клубного подъема в Великобритании. «К тому времени, как они поняли, что я немец, было слишком поздно!» — сказал однажды Пол ван Дайк.
В 1998 году альбом 45RPM был заново выпущен в Великобритании и достиг первого места в чартах. Чтобы отметить это событие и поблагодарить E-Werk, Пол выпустил ремикс «For An Angel». Ван Дайк стал резидентом в клубе Gatecrasher в городе Шеффилд; он также провозгласил себя борцом против наркотиков. Это время было отмечено появлением футболок с надписями «No E, Pure PvD» (Нет Е, чисто PvD), а также журналистам было сделано небольшое замечание об отсутствии в окончании фамилии Пола английской буквы «Е» (Dyk, вместо Dyke). В 1998 году Пол сделал ремикс на известный сингл группы Binary Finary «1998», ставший успешным и вознесший группу на вершину германских танцевальных чартов.
Пол ван Дайк покинул MFS Records и стал контролирующим акционером новой Vandit Records. В 2000 году Пол слегка сменил свое направление на мелодичные, предназначенные для танцпола произведения. Таким альбомом стал Out There And Back, который включил в себя хит «Tell Me Why (The Riddle)», созданный в содействии с Saint Etienne. Его первый микс-альбом The Politics of Dancing вышел в 2001 году. За выходом последовал мировой тур, выход DVD Global (2003) и мексиканского фильма «Zurdo», для которого ван Дайк сочинил саундтрек.
Альбом Reflections (2003), навеянный поездкой Пола в Индию, стал более меланхоличным. В него вошел сингл «Nothing But You», созданный при содействии с Hemmstock & Jennings. Альбом был представлен на премию Грэмми, как Лучший Альбом Электронной Музыки. Микс-альбому The Politics of Dancing 2 (2005) предшествовал сингл «The Other Side», посвящённый семьям жертв землетрясения в Индийском океане и последующему цунами, ударившему по Таиланду 26 декабря 2004 года.
Произведение Пола ван Дайка «Connected (Motomix 05)» в 2003 году стало визитной карточкой линейки новых полифонических телефонов Motorola, которую начал Motorola C350.
Пол ван Дайк выпустил свой пятый студийный альбом In Between 14 августа 2007 года. Альбом достиг #115 места в Billboard 200 и #2 в Top Electronic Albums and Top Heatseekers charts. Альбом также достиг 16-е место в Мексиканском альбомном чарте и 5-е в Международном чарте. Было выпущено специальное издание альбома, тиражом 2000 копий. Оно включало ремиксы на все его композиции, вместе с 8-трековым бонусным CD и 8-ми страничной фотоантологией.
Альбом был спродюсирован лично ван Дайком, и на нём содержалось большое количество различных коллабораций с приглашёнными исполнителями, включая Дэвида Бирна из Talking Heads, Джессику Сатту из Pussycat Dolls и Риа Гарви из Reamonn. В июне 2007 года, Пол ван Дайк объявил о начале мирового турне «In Between Tour» для продвижения альбома.
Пол ведёт шоу на радио Fritz каждую субботу в 20:00 UTC (московское время минус 4 часа), а также ведёт еженедельное радиошоу Vonyc Sessions.
Следующий студийный альбом Пола ван Дайка, названый «Evolution», планируется к релизу 20 марта 2012 года.
Пол женился на Наташе ван Дайк (Natascha van Dyk), которая также появляется на некоторых из его релизов.
С 2001 года Пол ван Дайк стал проявлять активный интерес к политике. Создание компиляции «The Politics of Dancing» было вдохновлено универсальностью электронной танцевальной музыки, приветствемой различными людьми во всем мире. «Палестинцы танцуют с израильтянами. Ливанские люди танцуют с израильтянами — без войны, ни с чем в своих умах кроме взгляда друг на друга с уважением», сказал ван Дайк в 2006 году. Он также назвал ЭТМ «…политическим и дипломатическим инструментом, который может быть использован.»
Пол ван Дайк высказывался против Иракской войны и американского вторжения в Афганистан. Пол причисляет себя к антивоенному движению и показал свои убеждения в Нью-Йорке, выйдя на публику в майке с надписью «Make peace, not war».
По правилам немецкого языка имя музыканта читается как «Пауль фан Дюк», однако за пределами Германии его обычно произносят по правилам английской транскрипции — «Пол ван Дайк».