Paul se narodil jako Lester William Polsfuss ve Waukesha ve Wisconsinu Georgovi a Evelyně Polsfussovým, oba byli německého původu. Jeho jediný sourozenec, Ralph, byl o sedm let starší. Paulova matka byla spřízněná se zakladateli Milwaukee's Valentin Blatz Brewing Company a výrobci automobilů Stutz. Jeho rodiče se rozvedli, když byl ještě dítě. Jeho matka zjednodušila jejich pruské příjmení nejprve na Polfuss a poté na Polfus, ačkoli Les Paul si jeho jméno nikdy legálně nezměnil. Než si vzal umělecké jméno Les Paul, vystupoval jako Red Hot Red a Rhubarb Red.

V osmi letech začal Paul hrát na harmoniku. Poté, co se naučil hru na klavír, přešel na kytaru. Během této doby vynalezl držák harmoniky na krku, který mu umožňoval hrát na obě strany harmoniky bez použití rukou a doprovázet se na kytaru. Stále se vyrábí pomocí jeho základního designu. Ve svých třinácti letech hrál Paul poloprofesionálně jako country zpěvák, kytarista a hráč na foukací harmoniku. Během hraní v oblasti Waukesha zahájil Paul svůj první zvukový experiment. Chtěl, aby jeho akustickou kytaru slyšelo více lidí, tak napojil ke své kytaře jehlu fonografu a připojil ji k rozhlasovému reproduktoru. Jako teenager Paul experimentoval s dozvukem pomocí 2-stopového kusu kolejnice z nedaleké železniční trati. V sedmnácti letech hrál s Texas Cowboys Rube Tronsona a brzy poté, co opustil střední školu se spojil s Radio Bandem Joe Sunny Wolvertona na radiu KMOX v St. Louis.

V roce 1934 se Paul a Wolverton přestěhovali do Chicaga, kde pokračovali v produkci country hudby na rozhlasové stanici WBBM a hráli i na světové výstavě, která se v Chicagu v roce 1934 uskutečnila. Během pobytu v Chicagu se Paul naučil jazz od skvělých muzikantů na chicagském Southside. Během dne hrál v rádiu country hudbu jako Rhubarb Red. V noci z něj byl Les Paul a hrál jazz. Setkal se s pianistou Artem Tatumem, jehož hraní ho ovlivnilo, a pokračoval v hraní na kytaru, místo aby hrál jazz na klavír. Jeho první dvě desky byly vydány v roce 1936 a jsou připsány Rhubarb Redovi, cožbylo Paulovo hillbilly alter ego. Hrál také doprovod dalším kapelám, které se podepsaly Decce. Během této doby začal zkoušet různé zvuky a přijal své umělecké jméno Les Paul.

Paulův kytarový styl byl silně ovlivněn hudbou Djanga Reinhardta, kterého velmi obdivoval. Po druhé světové válce ho Paul vyhledal a spřátelil se s ním. Když Reinhardt v roce 1953 zemřel, Paul zaplatil část nákladů na pohřeb. Jednou z Paulových cenností byla akustická kytara Selmer, kterou mu dala vdova po Reinhardtovi.

V roce 1937 založil Paul trio s rytmickým kytaristou Jimem Atkinsem (starší nevlastní bratr kytaristy Cheta Atkinsa) a basistou a perkusionistou Erniem „Dariusem“ Newtonem. Odešli z Chicaga do New Yorku a začali hrát v oblíbené rozhlasové show Freda Waringa. Chet Atkins později napsal, že mu jeho bratr na jedné rodinné návštěvě předal drahou Gibsonovu archtop kytaru, kterou Les Paul dal Jimovi. Chet podotknul, že to byl první nástroj v profesionální kvalitě, jaký kdy vlastnil.

V roce 1941 Paul téměř podlehl úrazu elektrickým proudem. Během dvou let zotavování se přestěhoval do Chicaga, kde byl hudebním ředitelem pro rozhlasové stanice WJJD a WIND. V roce 1943 se přestěhoval do Hollywoodu, kde vystupoval v rádiu a vytvořil nové trio. Do armády byl povolán v roce 1943. Sloužil u Armed Forces Radio Network, doprovázel umělce jako Bing Crosby a Andrews Sisters a vystupoval i samostatně.

Na poslední chvíli hrál jako náhrada za Oscara Moora s Nat Kingem Colem a dalšími umělci 2. července 1944 na zahajovacím koncertě Jazz at the Philharmonic v Los Angeles. Jeho sólo v „Body and Soul“ je ukázkou jeho obdivu k Django Reinhardtovi i jeho vlastního vývoje. Toho roku se Paulovo trio objevilo i v rozhlasové show Binga Crosbyho. Crosby sponzoroval Paulovy nahrávky. Nahrávali spolu několikrát, včetně „It's Been a Long, Long Time“, což byl hit č.1 v roce 1945. Ve 40. letech nahrál Paul několik alb pro Decca Record. The Andrews Sisters najali trio, aby jim předskakovalo během turné v roce 1946. Jejich manažer Lou Levy řekl, že sledovat Paulovy prsty, zatímco hraje na kytaru, je jako sledovat projíždějící vlak. Maxine Andrewsová později řekla: „Naladil se na pasáž, kterou jsme zpívali, a lehce zahrál melodii, někdy v harmonii. Zpívali jsme tyto fantastické lizy a on se držel s námi notu po notě přesně ve stejném rytmu. Téměř přispěl čtvrtým hlasem. Nikdy však nestrhával pozornost od toho, co děláme. Dělal vše, co bylo v jeho silách, aby jsme zněli lépe." V padesátých letech, když natáčel vokály Mary Paul na více stop, vytvořil hudbu, která zněla podobně jako Andrews Sisters.

V lednu 1948 si Paul rozbil pravou paži a loket a utrpěl další mnohonásobná zranění při téměř smrtelné automobilové nehodě na zledovatělé silnici 66 západně od Davenportu v Oklahomě. Po návštěvě rodiny se vraceli z Wisconsinu do Los Angeles, Mary Fordová řídila kabriolet Buick, a spadli z železničního nadjezdu do dvacet stop hluboké rokle. Lékaři v nemocnici Wesley v Oklahoma City řekli Paulovi, že mu nemohou znovu sestavit loket. Další možností byla amputace. Paul byl letecky převezen do Los Angeles, kde podstoupil težkou léčbu. Zotavení mu trvalo téměř rok a půl.

V roce 1940 se Les Paul vrátil ke svým experimentům s železniční kolejnicí. Tentokrát vytvořil prototypový nástroj, elektrickou kytaru s pevným tělem známou jako „The Log“, což byl trámek zhruba 4x4 palce s můstkem, krkem, strunami a ručně navinutým snímačem. The Log byl sestrojen Paulem v továrně na kytary Epiphone a je jednou z prvních elektrických kytar s pevným tělem. Kvůli vzhledu připevnil k nástroji tělo kytary Epiphone rozřezané podélně, The Log byl uprostřed. To vyřešilo dva hlavní problémy: zpětnou vazbu, protože akustické tělo již rezonovalo se zesíleným zvukem, a sustain, protože energie strun nebyla rozptýlena při generování zvuku skrz tělo kytary. Tento nástroj byl v průběhu let neustále zdokonalován a upravován a Paul jej používal ve svých nahrávkách i poté, co vyvinul model Gibson.

Paul se v roce 1941 obrátil se svou myšlenkou elektrické kytary na pevném těle na Gibson Guitar Corporation, ale Gibson neprojevil žádný zájem, dokud Fender nezačal v roce 1950 uvádět na trh své kytary Esquire a Broadcaster (The Broadcaster byl v roce 1952 přejmenován na Telecaster). Hlavním konstruktérem kytary, která vycházela z Paulových kreseb a později byla přezdívána Gibson Les Paul byl Ted McCarty, s Les Paulem Gibson uzavřel propagační a finanční dohodu a zaplatil mu odměnu za prodej. Kytara se začala prodávat v roce 1952. Paul pokračoval v navrhování návrhů, díky problémům se silou těla a krku byl s novou kytarou Gibson nespokojený. Toto a čekající rozvod s Mary Fordovou vedly k tomu, že ukončil svou podporu a používání svého jména na kytarách Gibson od roku 1964 do roku 1966, kdy byl jeho rozvod dokončen. Paul nadále navrhoval technická vylepšení, i když komerčně nebyla vždy úspěšná. V roce 1962 mu byl vydán americký patent č. 3 018 680 na snímač, ve kterém byla cívka fyzicky připojena k strunám. V polovině 40. let představil hliníkovou kytaru s ladicími mechanismy pod můstkem. Byla to první „bezhlavá“ kytara. Bohužel, byla tak citlivá na teplo z pódiových světel, že nedržela ladění. Použili ji však pro nahrání několika svých hitů. Tento styl dále rozvíjeli ostatní, nejúspěšněji Ned Steinberger.

Paul poprvé experimentoval s technikou "sound on sound", když chodil na základní školu. V roce 1946 mu jeho matka složila poklonu za píseň, kterou slyšela v rádiu, i když ve skutečnosti slyšela George Barnese, ne Paula. To motivovalo Paula, aby strávil dva roky ve svém hollywoodském garážovém nahrávacím studiu a vytvořil svůj jedinečný zvuk, svůj New sound, kterým v roce 1948 ohromil hudební průmysl. Paul nahrál několik písní s Bingem Crosbym, nejvýrazněji byla skladba „It’s been a Long, Long Time“, která byla v roce 1945 číslo jedna. Po nahrávací relaci Bing Crosby navrhl, aby Paul vybudoval nahrávací studio, aby mohl produkovat požadovaný zvuk. Paul začal provozovat studio v garáži svého domu na North Curson Street v Hollywoodu. Studio přitahovalo mnoho zpěváků a hudebníků, kteří chtěli využít jeho odborných znalostí. Jeho experimenty zahrnovaly umístění mikrofonu, rychlost stopy a nahrávání overdubů. Tyto metody vedly k dříve neslýchané čistotě tohoto typu vícestopého záznamu. Lidé začali jeho nahrávací techniky považovat za nástroje stejně důležité jako kytara, basa nebo bicí.

Společnost Capitol Records vydala skladbu „Lover (When You're Near Me)“, kde Paula hrál na osmi různých částech na elektrickou kytaru. Bylo to poprvé, co v záznamu použil multitracking. Jeho rané vícestopé nahrávky, včetně skladeb „Lover“ a „Brazil“, byly vytvořeny pomocí acetátových disků. Zaznamenal stopu na disk, poté zahrál další část společně s první. Sestavil tak vícestopou nahrávku s překrývajícími se stopami, spíše než s paralelními, jak to udělal později. Než dosáhl výsledku, který ho uspokojil, vyřadil asi pět set záznamových disků. Jako teenager sestrojil řezačku na kotouče pomocí setrvačníku z Cadillacu, zubního pásu a dalších dílů z autoservisu svého otce. O několik let později, ve své hollywoodské garáži, zařízení použil k záznamu při různých rychlostech a se zpožděním, což vedlo k jeho originálnímu zvuku s ozvěnami a kytarovými riffy připomínajícími ptáky. V roce 1949 dal Crosby Paulovi jeden z prvních magnetifonů Ampex Model 200A. Paul jej použil k nahrávání umístěním další přehrávací hlavy. To mu umožnilo hrát znovu s dříve nahranou skladbou, přičemž obě byly smíchány dohromady. Jednalo se o mono magnetofon s jedinou stopou po celé šířce čtvrtpalcové pásky, záznam byl tedy „destruktivní“ v tom smyslu, že původní záznam byl trvale nahrazen novým smíšeným záznamem. Nakonec zaízení vylepšil použitím dvou magnetofonů, jeden sloužil pro přehrávání původní nahrávky a druhý pro záznam kombinované stopy. Tím byla zachována původní nahrávka.

V roce 1952 Paul vynalezl flange efekt. Poprvé lze slyšet v písni „Mammy's Boogie“. Pozorování filmového natáčení inspirovalo Paula ke složení osmi magnetofonů. Spolupracoval s Rossem Snyderem na návrhu prvního osmistopého nahrávacího zařízení, který vytvořil Ampex pro jeho domácí studio. Rein Narma pro něj postavil vlastní 8kanálovou mixážní pult, který zahrnoval in-line ekvalizaci a vibrato efekty. Rekordér nazval „The Octopus“ a mixážní pult „The Monster“. Název „chobotnice“ byl inspirován komikem W. C. Fieldsem, který byl prvním člověkem, který slyšel Paula, jak hraje své multi-stopé kytarové experimenty. „Přišel do mé garáže udělat malou nahrávku (v roce 1946),“ vzpominal Les. „Zahrál jsem mu píseň "Lover", kterou jsem udělal. Když to uslyšel, řekl:‚ Můj chlapče, zní to jako chobotnice.

V létě roku 1945 se Paul setkal s country-westernovou zpěvačkou Iris Colleen Summersovou. Začali společně pracovat na Paulově rozhlasové show, Rhubarb Red a The Ozark Apple Knockers s Mary Lou. Později jí Paul navrhl pseudonym Mary Fordová. Vzali se v Milwaukee v roce 1949. Mezi jejich hity patřily „How High the Moon“, „Bye Bye Blues“, „Song in Blue“, „Don'cha Hear Them Bells“, „The World Is Waiting for the Sunrise“ a „Vaya con Dios“. Písně byly nahrány s několika stopami, kde Ford harmonizovala sama se sebou a Paul hrál několik vrstev kytar. Použili záznamovou techniku známou jako close miking, kdy je mikrofon méně než 6 palců (15 cm) od úst zpěváka. To produkuje intimnější a méně nahalovaný zvuk, než když je zpěvák od mikrofonu 30 stop nebo více. Výsledkem je zpěv, který se lišil od jednoznačného divadelního stylu hudebních komedií 30. a 40. let. Paul měl také na NBC Radiu v roce 1950 15minutový rozhlasový program The Les Paul Show, kde představoval své trio (onsám, Fordová a rytmický hráč Eddie Stapleton) a svou elektroniku. Pořad byl nahrávaný z jejich domova a nabízel jemný humor mezi Paulem a Mary přemosťující hudební výběr. Více než deset těchto přehlídek dnes přežívá mezi starými rozhlasovými sběrateli. Přehlídka se objevila o několik let v televizi se stejným formátem, ale s vyloučením tria a přejmenovaná na "Les Paul & Mary Fordová doma" s "Vaya Con Dios" jako ústřední melodií. Sponzorována společností Warner - Limbertova ústní voda Listerine, byla vysílána v televizi NBC v letech 1954–1955 a poté publikována až do roku 1960. Pořad byl vysílán pětkrát denně, pět dní v týdnu, pouze pět minut (jedna nebo dvě písně) a proto byl použit jako krátká přestávka nebo výplň mezi programy. Vzhledem k tomu, že Paul vytvořil celou show sám, včetně zvuku a videa, udržoval původní nahrávky a až do své smrti je obnovoval podle současných standardů kvality.

Během svých rozhlasových pořadů představil Paul fiktivní zařízení „Les Paulverizer“, které znásobuje vše, co se do něj nahraje, například zvuk kytary nebo hlas. Byl to způsob, jak Paul vysvětlil, jak by se jediná kytara mohla znásobit, aby se stala skupinou kytar. Zařízení se dokonce stalo předmětem komedie, kdy Mary znásobil sebe a svůj vysavač, aby mohla rychleji dokončit domácí práce. Později Paul vytvořil skutečný Les Paulverizer, který připojil ke své kytarě. Vynález umožnil Paulovi přístup k předem nahraným vrstvám skladeb během živých vystoupení, aby mohl svůj nahraný zvuk replikovat na jevišti.

V roce 1965 šel Paul do poloviny důchodu, i když se do svého ateliéru občas vrátil. S Mary se rozvedli na konci roku 1964 poté, co ji omrzelo cestování. Jednou z nejznámějších Paulových nahrávek od té doby do poloviny 70. let bylo album Les Paul Now (1968), na kterém aktualizoval některé ze svých dřívějších hitů. Paul hrál na původní kytarovou stopu a George Barnes (hudebník) nahrál další stopy, zatímco Paul pracoval ve svém domácím studiu. Nahrál také dvě alba, Chester a Lester (1976) a Guitar Monsters (1978), pro RCA Victor, které představovaly směs jazzové a country improvizace s kytarovým virtuosem Chetem Atkinsem a několika slavnými studiovými hudebníky z Nashvillu. V roce 1969 produkoval album Poe Through the Glass Prism pro RCA. Album představovalo písně založené na básních Edgara Allana Poea hrané pennsylvánskou skupinou Glass Prism. Z alba vzešel singl s názvem „The Raven“, který se objevil na Billboard Hot 100.

Jak roky postupovaly, Paul díky jeho artritické ruce v pomalejších písních. V roce 2006, ve věku 90 let, získal dvě ceny Grammy na 48. výročních cenách Grammy za své album Les Paul & Friends: American Made World Played. Každou pondělní noc účinkoval také s kytaristou Lou Pallem, basistou Paulem Nowinskim (a později Nicki Parrottem) a kytaristou Frankem Vignolou a několik let pianistou Johnem Coliannim. Paul, Pallo a Nowinski vystupovali na Fat Tuesday a v Iridium Jazz Clubu na Broadwayi.

Les Paul se oženil nejprve s Virginií Webbovou v roce 1937. Měli dvě děti, Les Paul Jr. (Rusty) (1941–2015) a Gene (1944), který byl přezdíván podle herce a skladatele Genea Lockharta. Po rozvodu v roce 1949 se oženil s Mary Fordovou (rozenou Iris Colleen Summersovou). Mary porodila své první dítě 30. listopadu 1954, ale dívka se narodila předčasně a zemřela, když jí byly čtyři dny. V roce 1958 si adoptovali dívku Colleen a jejich syn Robert (Bobby) se narodil následující rok. Paul a Ford se rozvedli v prosinci 1964. Paul a Mary udržovali dům v Mahwah v New Jersey a po jejich rozvodu tam Paul žil až do své smrti (Mary zemřela v roce 1977). V roce 1995 založil Paul Les Paul Foundation, která byla navržena tak, aby zůstala spící až do jeho smrti. Nadace Les Paul Foundation inspiruje inovativní a kreativní myšlení sdílením dědictví Les Paula prostřednictvím podpory hudebního vzdělávání, nahrávání, inovací a lékařského výzkumu týkajícího se sluchu. Nadace založila cenu v roce 1991 Les Paul Innovation Award. Paul zemřel 12. srpna 2009 na pneumonii v nemocnici White Plains v White Plains v New Yorku. 21. srpna 2009 byl pohřben na hřbitově Prairie Home ve městě Waukesha ve Wisconsinu.