Paula Patton se narodila 5. prosince 1975 v Los Angeles, Kalifornie, USA. Matka pracovala jako učitelka a otec byl právník. Chodila na Hamilton Arts High School v Los Angeles, kde se velice ráda účastnila školních her (její nejoblíbenější role byla postava Abigail v The Crucible). Zapsala se na University of California at Berkley, ale po prvním roce studia přešla na University of Southern California Film School.
Absolvovala další kurzy herectví a během 3 let byla opravdu úspěšná. Objevila se v romantické komedii HITCH (2005), po boku Denzela Washingtona zazářila v thrilleru DEJA VU (2006) a naposledy jsme ji mohli spatřit v PRECIOUS: BASED ON THE NOVEL PUSH BY SAPPHIRE (2009), kde si zahrála empatickou lesbickou učitelku, která pro své žákyně udělá více než by musela.
Je vdaná za zpěváka Robina Thickeho, se kterým se zná již od svých 15 let (jeho 14). Napsal jí píseň Lost Without U a dokonce se ojevila na obalu jeho prvního alba A Beautiful World. 22. října 2009 jí lékaři oznámili, že je těhotná a syn Julian Fuego Thicke má na jaře přijít na svět.