Пол Верховен родился 18 июля 1938 года в Амстердаме. В 1960 году окончил университет Лейдена, где изучал математику и физику. Во время учёбы посещал курсы Dutch Film Academy. Снимал пропагандистские фильмы для морской пехоты Нидерландов. В 1960-е, после его перехода на телевидение он снимает документальные и игровые короткометражные фильмы. В 1969 году молодой режиссёр знакомится с Рутгером Хауэром — актёром, который на несколько лет становится его визитной карточкой. Актёр запал в душу Верховена тем, как легко и свободно он держался перед камерой. Вместе они делают телесериал о похождениях средневекового рыцаря Флориса (Floris).
Первым полнометражным игровым фильмом Верховена стала веселая трагикомедия «Дело есть дело» (1971) о двух амстердамских проститутках. Уже со второй картины «Турецкие сладости» (1973) с Рутгером Хауэром в главной роли режиссёра «записали» в список скандалистов, обнажающих пороки современного общества, описывающих его шокирующую действительность.
В 1977 году снял фильм о Второй мировой войне в Нидерландах «Оранжевый солдат» (в одной из главных ролей — Рутгер Хауэр). Экранизировал роман известного нидерландского писателя Герарда Реве «Четвёртый мужчина» (1983).
Его первый англоязычный исторический фильм «Плоть и кровь» (1985) о поражённой чумой Фландрии XVI века, представленной глазами наёмника в исполнении того же Хауэра, стала последней работой режиссёра так называемого «нидерландского периода».
В середине 1980-х годов перебирается в США. Переехав в США, режиссёр начинает снимать коммерческие блокбастеры. Его фильмы «Робот-полицейский», «Вспомнить всё» (в главной роли — Арнольд Шварценеггер, по рассказу Филипа К. Дика) пользуются большим коммерческим успехом. В 1992 году на экраны выходит картина, которая стала своеобразным каноном в кинематографе. Речь идёт о легендарном эротическом триллере «Основной инстинкт» с Майклом Дугласом и Шэрон Стоун в главных ролях.
После провала в прокате его картины «Шоугёлз» (1995), Верховен вновь обращается к фантастике. В 1997 году появляется экранизация знаменитого романа Роберта Хайнлайна — фильм «Звёздный десант», раскритикованная критиками за излишний милитаризм, а в 2000 году — «Невидимка» — сюжет о трагедии учёного, который становится невидимым.
В 2006 году выходит снятый в Нидерландах фильм «Чёрная книга», действие которого разворачивается во время последних месяцев Второй мировой войны. Главная героиня ленты — певица еврейского происхождения Рахиль Штайн, неожиданно для себя оказавшаяся в центре антинацистского Сопротивления. «Чёрная книга» становится абсолютным рекордсменом по кассовым сборам в Нидерландах и получает три высшие национальные кинонаграды «Золотой телёнок», в том числе в номинациях «лучший фильм» и «лучший режиссёр». Сообщается, что Верховен примет участие в работе над ещё одним фильмом, посвящённым истории второй мировой войны. В основу фильма будет положена известная книга Ги Зайера «Забытый солдат».
Верховен приобрёл права на экранизацию произведения российского писателя Б. Акунина «Азазель». В съёмках фильма должна участвовать Мила Йовович.