Apja liberális újságíró volt, anyai nagyanyja, Flora Tristan, híres feminista és irodalmár. Születése után néhány hónappal apja – tartva Louis Bonaparte (a későbbi III. Napóleon) hatalomra jutásának következményeitől – úgy döntött, hogy a család Peruba költözik, ezért elhagyták Európát -, de Clovis Gauguin váratlanul meghalt. A kis Paul és nővére, Marie egy ideig Limában nevelkedett, majd anyjukkal 1855-ben visszatértek Európába, ahol Orléansban, egy nagybácsinál éltek, majd Párizsba költöztek. Paul egy neves katolikus gimnázium diákja volt, tizenhét évesen azonban otthagyta az iskolát, és – arról ábrándozva, hogy bejárja a világot – matrózinasnak állt egy kereskedelmi hajón. 1868-ban kitört a francia–porosz háború, ezért Gauguint besorozták a haditengerészethez. Három év szolgálat után leszerelt, majd Párizsba visszatérve úgy döntött, inkább a polgári élet nyugalmasabb vizeire evez, egy tőzsdeügynökségnél helyezkedett el. 1873-ban megnősült, egy dán nevelőnőt vett el, Mette Sophie Gadot, akitől öt gyereke született. Jómódú polgári egzisztenciát teremtett magának. Csupán ekkor, családos emberként kezdett el festészettel foglalkozni. Első alkotását, egy tájképet 1876-ban állították ki a párizsi Szalonban. Ekkor ismerkedett meg Camille Pissarróval, akinek munkássága nagy hatással volt a festészetére, emellett Paul Cézanne-nal is jó kapcsolatot ápolt. 1880-ban az ötödik impresszionista kiállításon már hét festménnyel és egy szoborral szerepelt. A polgári jólétnek azonban 1883-ban vége lett, a tőzsdekrach miatt ugyanis Gauguin elveszítette állását. De nem is volt neki való a tőzsde konszolidált világa, a festők bohémsága vonzotta, s amikor néhány képét a Szalon kiállításán remekműnek minősítették egyes művészkollégái, szakított polgári életével. Feleségét és öt gyermekét a hűvös Koppenhágában hagyta, ő pedig felkerekedett, és meg sem állt a fűszerillatú Tahitiig. Ahol aztán végre úgy élhetett, ahogy ő azt egy nagy művészhez illőnek tartotta. Nem a fővárosban, hanem a bennszülöttek között, egy kis faluban telepedett le és kezdte meg alkotó tevékenységét. Ez az a korszak a művész életében, amelyről napjainkban is széles körben ismertté vált, és számtalan utána feltűnő alkotót inspirált.
A szigeten beleszeretett egy bennszülött nőbe, akivel közös fiuk is született, és múzsaként rengeteg festményén megjelenik alakja. A Tahitin készült festmények korabeli fogadtatása messze elmaradt Gauguin várakozásaitól. A kortársak nehezen tudták értelmezni a vad színeket, a lendületes ecsetvonásokat és a stilizált alakokat, így a siker csak a művész halála után jöhetett el. 1901-ben Tahitiről a Dominique szigetén levő Atuanába költözött. A szifiliszen kívül súlyosodott szívbetegsége is, amellett összeütközésbe került a gyarmati közigazgatással és az egyházzal is. Három havi börtönbüntetésre ítélték, de mielőtt letöltését megkezdte volna, 1903. május 8-án, atuanai otthonában szívrohamban meghalt. Saját diadalát már nem érhette meg.