Paul Wilhelm wurde 1886 in Greiz geboren und studierte nach der Schule ab 1904 in Dresden, zunächst an der Königlichen Kunstgewerbeschule bei Paul Hermann Naumann. Anschließend lernte er von 1905 bis 1912 an der Kunstgewerbeakademie bei Richard Müller, Oskar Zwintscher und Gotthardt Kuehl. Ab 1912 war er Mitglied der Dresdner Künstlervereinigung. 1919 heiratete er die Amerikanerin Marion Eleonore Lane, die von nun an häufig als Motiv in seinem Werk erscheint. Nach dem Ersten Weltkrieg nimmt er kurzzeitig Einflüsse des Expressionismus auf, knüpft aber bald wieder an sein Vorkriegsschaffen an. Nach zahlreichen Auslandsreisen zwischen 1922 und 1924 sowie Aufenthalten in England (1931–1935) gehörte er ab 1935 zum Kreis der „Sieben Spaziergänger“. 1937 wurden im Rahmen der Aktion „Entartete Kunst“ seine Druckgraphik „Heimkehr“ auf der Deutschen Graphikschau in Görlitz beschlagnahmt und vernichtet. 1944 wurde er zur Kriegsmarine eingezogen und kehrte 1945 aus amerikanischer Kriegsgefangenschaft nach Radebeul zurück. Am 24. August 1946 wurde er als Repräsentant der Dresdner Malschule ehrenhalber zum Professor ernannt. 1948 erhielt er eine Einzelausstellung in den Staatlichen Kunstsammlungen Dresden. Eine große posthume Ausstellung folgte dort 1987. Trotz Wandlungen ist sein Werk insgesamt sehr homogen. Es entstehen vorwiegend Landschafts- und Blumenbilder. Dabei legt er besonderen Wert auf die harmonische Balance in Komposition und Farbsetzung. Oft sind Figuren in die Landschaft einbezogen. Porträts kommen seltener vor und zeigen ausschließlich Personen seiner nahen Umgebung, insbesondere seine Frau Marion.