Будущий химик появился на свет в Москве, Россия, в семье Пауля Каррера и Джулии Лерх, граждан Швейцарии, 21 апреля 1889 года. Отец Пауля был дантистом. В 1892 году семья переехала на родину, где юноша учился в Ленцбурге, Аргау.
Молодой человек изучал химию в Цюрихском университете. Он проработал там помощником у своего профессора еще год. Позже начал независимое исследование органических соединений мышьяка и из-за своего дальнейшего интереса поехал во Франкфурт, Германия, в 1912 году, чтобы работать с Паулем Эрлихом, известным немецким химиком-фармацевтом, и проработал там шесть лет. В 1918 году вернулся в Цюрих, через год стал профессором и директором Химического института. В течение 1920-х годов Пауль сосредоточился в основном на исследовании пигментов растений и натуральных продуктах. В 1930-х годах открыл структуры каротина и ликопина, которые долгое время оставались загадкой. Каррер очень интересовался растительными пигментами, и когда он исследовал свойства каротиноидов, то узнал, что один из его вариантов, бета-каротин, имеет структуру, очень похожую на витамин А, также известный как ретинол. Недостаток витамина А вызывает слепоту. К 1930 году им был сделан вывод, что бета-каротин действительно становится витамином А в организме животных. Каррер стал обладателем престижной Нобелевской премии в 1937 году, благодаря своей работе по каротиноидам, флавинам и витаминам А и В2. Позже получил почетные степени университетов Вроцлава, Лозанны, Лиона, Софии, Лондона, Турина, Брюсселя, Рио-де-Жанейро, Мадрида и Страсбурга. Кроме Нобелевской, он также получил премию Марселя Бенуа и премию Канниццаро, которые также являются крупными наградами в области химии. Его учебник «Lehrbuch der Organischen Chemie» (Учебник органической химии) был опубликован в 1927 году, выдержал 13 изданий и был напечатан на 7 языках. За свою карьеру ученым было опубликовано более 1000 научных работ, касающихся витаминов A, B2, C и E, коферментов, каротиноидов и других растительных пигментов, алкалоидов, аминокислот, углеводов и мышьяковоорганических соединений. Каррер был президентом 14-го Международного конгресса по чистой и прикладной химии (Цюрих, 1955). Этот великий человек был почетным членом нескольких химических и биохимических обществ по всему миру, включая Национальную академию наук (Вашингтон), Королевскую академию наук (Стокгольм), Национальную академию (Рим), Королевскую академию Бельгии, Индийскую академию наук, Королевскую академию наук Нидерландов и химические общества Великобритании, Франции, Германии, Бельгии, Индии и Австрии.
Ученый связал себя узами брака с Хелен Фролих в 1914 году. У них было 2 сына.
Он покинул наш мир в возрасте 82 лет 18 июня 1971 года в Цюрихе. Супруга химика умерла в 1972 году. Престижная Золотая медаль Пауля Каррера была учреждена в его честь в 1959 году группой ведущих компаний. Награда вручается ежегодно или раз в два года выдающемуся химику, читающему лекцию в Цюрихском университете.