Paul Sorvino se narodil v newyorské čtvrti Brooklyn, syn Forda a Marietty Sorvino. Jako mladý muž absolvoval kurzy na Lafayette High School a Americké hudební a dramatické akademii. Po studiích začal pracovat jako textař v reklamní agentuře. Osmnáct let se věnoval hlasovým lekcím a nakonec se rozhodl, že svou šanci využije v divadle. V roce 1964 debutoval na Broadwayi muzikálem Bajour. O šest let později si podmanil jeho první filmovou roli v Kde je Poppa? v hlavní roli s Georgeem Segalem. Později byl také viděn ve filmu The Panic in Needle Park, drama s mladým Al Pacinem v hlavní roli.

Sorvino i nadále kombinoval divadlo a film. Jeho filmové role byly často omezeny na role podpůrné. Například hrál komunistu ve filmu Reds Warren Beatty. V roce 1990 hrál Italskoo-americký herec šéfa mafie Paula Cicero v široce uznávaném filmu Mafiáni režiséra Martina Scorseseho. V tomto filmu hrál spolu s Robertem De Niro, Rayem Liottou a Joe Pescim. O rok později se stal Sorvino známý široké veřejnosti jako seržant Phil Cerreta díky policejní sérii Law & Order.

Sorvino je také zakladatelem nadace Paul Sorvino Asthma Foundation, organizace pro pacienty trpící astmatem. Prodává také omáčky na těstoviny prostřednictvím společnosti Paul Sorvino Foods.