Influenciado por seu pai, o professor de música Hans Klee, Paul interessou-se primeiramente por música, mas na adolescência viu aflorar sua vocação para as artes plásticas.

Estudou na Academia de Belas Artes de Munique e, estabelecendo-se nessa cidade, conheceu Kandinsky e Franz Marc, entre outros artistas de vanguarda.

Em 1906, casou-se com a pianista Lili Stumpf, com quem teve um filho, Félix. Nesse mesmo ano, expôs suas gravuras pela primeira vez.

Passou a fazer parte, em 1911, do grupo "Der Blaue Reiter" ("o cavaleiro azul"), que reunia artistas expressionistas liderados por Wassily Kandisnky.

Klee visitou a Tunísia em 1914, o que proporcionou grande impacto em sua obra. Impressionado com a luminosidade e as cores do país africano, Klee chegou a declarar que "a cor e eu somos um só".

Durante a Primeira Guerra Mundial, Paul Klee integrou o exército imperial da Alemanha. Com o fim do conflito, tornou-se professor da famosa escola de arte moderna Bauhaus, instalando-se na cidade de Weimar.

Além de possuir uma das mais importantes obras pictóricas da primeira metade do século 20, Paul Klee notabilizou-se por sua reflexão teórica, encontrada em textos como "Sobre a Arte Moderna" e "Confissão Criadora".

A partir de 1931, o artista tornou-se professor da Academia de Düsseldorf. Com a ascensão dos nazistas ao poder, a situação de Klee na Alemanha tornou-se difícil, sendo considerado um produtor de "arte degenerada".

Em 1933, retornou à Suíça. Dois anos depois, teve diagnosticada uma doença autoimune e progressiva, a esclerodermia. Paul Klee faleceu em Berna, em 1940.

Em junho de 2005, com a inauguração do Centro Paul Klee, a cidade de Berna, na Suíça, passou a abrigar a maior coleção individual do mundo, com 4.000 obras do artista.

Projetado pelo arquiteto italiano Renzo Piano, que também projetou o Centro George Pompidou, em Paris, o museu tornou-se um riquíssimo centro de pesquisas sobre um dos fundadores da arte abstrata - o pintor e artista gráfico Paul Klee.