Paula Patton se crió en Los Ángeles, donde asistió a la Hamilton School for the Performing Arts. Siempre le embargó la pasión por actuar así como por realizar filmes. Tras graduarse en el instituto, fue elegida como uno de los cuatro jóvenes realizadores para la serie documental de la PBS, The Ride, que seguían a los propios cineastas mientras dirigían sus propios documentales acerca de los jóvenos de todas partes de América. Tras su primer curso de Universidad en la UC Berkeley, con creciente pasión por la realización, Patton se trasladó a la prestigiosa USC Film School, donde se licenció Magna Cum Laude. Tras esto, asumió trabajo como ayudante de producción, finalmente abriéndose paso hasta el rodaje y la producción de un espacio titulado Medical Diaries (2000-2002) para The Discovery Channel. Completó su formación con un año de clases de arte dramático, últimamente decantándose por la consecución de una carrera en la interpretación full-time.
Paula Patton surgió como talento difícil de olvidar con su papel protagonista en el thriller de Tony Scott, Déjà Vu: cambiando el pasado (Déjà Vu, 2006), junto a Denzel Washington y Jim Caviezel.
El film más reciente de Patton es una historia de sentimientos intensos titulada Push (2008). Narra la vida de una chica afroamericana que ha afrontado un sufrimiento indecible. Patton encarna el difícil papel de una profesora que trata de que la vida de esta chica cambia mostrándole la oportunidad que todavía está esperándole.
