Paul Dubois a grandi dans une famille modeste et a commencé sa formation artistique en travaillant comme apprenti de tailleur de pierre et d'horloger. Il a ensuite étudié à l'école des beaux-arts de La Chaux-de-Fonds, où il s'est formé dans la sculpture et les arts décoratifs.
En 1850, Paul Dubois a rejoint l'Académie de Genève pour suivre une formation complète en sculpture et en architecture. Il a ensuite séjourné à Paris pendant plusieurs années, où il a travaillé dans les ateliers des plus grands sculpteurs du temps, notamment Auguste Rodin.
En 1862, Paul Dubois a retourné à Genève pour ouvrir son propre studio de sculpture et d'architecture. Il s'est rapidement fait un nom en réalisant des commandes importantes pour la ville de Genève, dont le monument aux morts pour la guerre franco-prussienne de 1870.
Paul Dubois a également conçu et construit plusieurs bâtiments d'architecture civile, notamment l'hôtel des postes et des télégraphes à Genève en 1865, ainsi que le palais fédéral à Berne en 1894.
En plus de ses travaux d'architecte, Paul Dubois est également connu pour ses nombreuses sculptures, notamment son groupe statuaire "La Justice" qui orne la facade du palais de justice à Genève et son monument aux morts pour la guerre franco-prussienne de 1870.
Paul Dubois a reçu plusieurs prix et distinctions en reconnaissance de ses talents artistiques, notamment l'ordre national de la Légion d'honneur de la France. Il est également devenu membre de l'Académie des beaux-arts de Paris en 1894.
Aujourd'hui, le travail de Paul Dubois est exposé dans plusieurs musées et institutions culturelles à travers le monde, notamment à Genève, Berne et Paris. Il est considéré comme l'un des plus grands artistes suisses de tous les temps.