Роден е на 24 август 1947 г. в Рио де Жанейро в семейството на Алисия Коелю, ревностна католичка, и Педру Коелю, изтъкнат инженер. Посещава местно училище, където развива любов към поезията и писането. Родителите му не одобряват влеченията на сина си и той постепенно се отдалечава от тях, развивайки бунтарски дух. Родителите му възприемат погрешно непостоянното поведение на сина си и на три пъти го изпращат в клиника за душевно болни, където той претърпява различни терапии, включително електрошокова.
Посещава училище по право в Рио де Жанейро, но го напуска през 1970 г. Започва да се движи в средите на хипита и свободомислещи хора и пише статии, проповядващи свобода. През 1972 г. се захваща с писане на текстове на песни, които му носят добри печалби. През 1974 г. е арестуван за кратко заради поезията си, в която бразилската диктатура вижда заплаха. След тези неприятни преживявания Паулу Коелю започва работа в звукозаписна компания и няколко години по-късно заема поста художествен директор в CBS, но през 1978 г. изненадващо е уволнен.
Година след това се среща със старата си позната Кристина, за която по-късно се оженва, и двамата започват да пътешестват из Европа. Там той се връща към католическата вяра и през 1986 г. Коелю извървява Пътя на Сантяго, старинен маршрут между Франция и Испания, дълъг приблизително 800 km. По него поклонници стигат до испанския град Сантяго де Компостела, където се съхраняват мощите на св. апостол Яков Зеведеев, който на испански се нарича Сантяго и е покровител на Испания. След това събитие той намира сили да напише първата си книга – „Дневникът на един маг“ („O Diário de um Mago“), където описва преживяното.
През 1988 г. Паулу Коелю издава „Алхимикът“, която има небивал за бразилски писател успех и 14 години по-късно е обявена за най-продаваната книга, написана на португалски език, за всички времена.
Коелю, Дунга, Лула и Ромарио при обявяването на Бразилия за домакин на Световното първенство по футбол през 2014 г., 30 октомври 2007 г.
През следващите години Паулу Коелю продава над 50 милиона копия от книгите си, преведени на 56 езика, в 150 страни. Получава множество литературни награди, включително престижната International IMPAC Dublin Literary Award за „Вероника решава да умре“.
Коелю е най-продаваният чуждестранен писател в България в началото на 21 век.
Писателят живее с жена си Кристина в Рио де Жанейро и в Тарб, Франция.
