Né à Seattle dans l'État de Washington, Paul Allen a grandi à Louisville dans le Kentucky jusqu'à ses treize ans où il est retourné à Seattle. Son intérêt pour les ordinateurs fut suscité par un micro-ordinateur, l'Altair 8800 qu'il découvrit en 1974. Cela lui permit de rencontrer Bill Gates qui venait d'écrire le langage de programmation BASIC pour cet ordinateur.
Après avoir cofondé Microsoft avec Gates en avril 1975, Allen fut chargé du développement des produits en plus d'être vice-président de la société. Il fit également partie des principaux développeurs de la version initiale de Microsoft Bob, un logiciel de bureau qui a été lancé en 1991 mais dont la popularité resta limitée.
En 1982, Allen quitta Microsoft pour se consacrer à ses intérêts autres que les ordinateurs. Il créa par la suite Charter Communications, une entreprise de télévision par câble qui devint la plus grande en termes de revenus annuels dans le domaine.
En 1988, Allen acheta les droits d'usage du nom Seattle Seahawks et de l'Emerald City Arena (qui fut renommé CenturyLink Field) pour un total de 200 millions de dollars, puis créa une équipe de football américain qui portait le même nom. En 1994, il acheta la franchise NBA des Portland Trail Blazers.
En 2003, Allen fonda Vulcan Inc., une société d'investissement et de gestion stratégique, avec pour mission d'investir dans des entreprises liées à l'informatique, au divertissement et aux médias, à la santé, aux biotechnologies, à la défense et à l'aviation.
En 2018, Paul Allen est décédé d'un cancer de la gorge, maladie dont il souffrait depuis plusieurs années. Son legs comprenait des millions de dollars pour le soutien aux chercheurs du Cancer Research Institute, à l'Université de Washington et à la Fred Hutchinson Cancer Research Center, tous les trois situés à Seattle.