Paul Klee sinh ngày 18 tháng 12 năm 1879 ở Munchenbuchsee, Thụy Sĩ, lớn lên và trưởng thành trong một gia đình nghệ sĩ. Klee là con thứ hai của giáo viên âm nhạc người Đức Hans Wilhelm Klee (1849-1940) và nữ ca sĩ người Thụy Sĩ Ida Marie Klee nee Frick (1855-1921) vốn cùng là sinh viên tại Nhạc viện Stuttgart.
Người cha quê ở Tann, đã theo học piano, organ và vĩ cầm tại Nhạc viện Stuttgart. Do ảnh hưởng của cha mẹ, Klee đã phát triển năng khiếu và kỹ năng âm nhạc của mình và đều được cha mẹ ủng hộ và giúp đỡ.
Năm 1880, gia đình ông bà Hann chuyển đến Bern, cư trú trong một ngôi nhà thuộc quận Kirchenfeld. Từ 1886 đến 1890, Klee đến học trường tiểu học và 7 tuổi đã tham gia lớp học đàn vĩ cầm tại Trường Âm nhạc Thành phố này. Đến năm 11 tuổi, Klee đã nhận được mời chơi cho Hiệp hội âm nhạc Bern.
Trong những năm đầu thuở thiếu thời, Klee tập trung vào việc trở thành một nhạc sĩ, rất phù hợp với nguyện vọng của cha mẹ. Nhưng sau đó, Klee không thích “nghệ thuật thính giác” này bằng “nghệ thuật thị giác” và đã từng nói: “Tôi không tìm thấy ý tưởng sáng tạo trong âm nhạc” vì cảm thấy bị ràng buộc về mặt cảm xúc và cả phong cách thể hiện của các tác phẩm âm nhạc cổ điển truyền thống của thế kỷ thứ XVIII – XIX. Khi chuyển sang hội hoạ mà Klee dọi là “nghệ thuật thị giác”, năm mười sáu tuổi đã có tác phẩm phong cảnh khá đáng kể.
Khoảng từ năm 1897, trong những buổi học, Klee say mê vẽ những cuốn sách của trường, vẽ biếm họa, đồng thời cũng yêu thích văn học, “lạc đề” đến nỗi gần bị trượt trong kì thi. Năm 1898, Klee chuyển hẳn sang học nghệ thuật hội hoạ tại Học viện Mỹ thuật Munich với sự đồng ý miễn cưỡng của cha mẹ.
Sau khi nhận được bằng Mỹ thuật hội hoạ, Klee sang Ý từ tháng 10 năm 1901 đến tháng 5 năm 1902 cùng với người bạn Hermann Haller. Họ ở lại Rome, Florence và Naples và nghiên cứu các họa sĩ bậc thầy của các thế kỷ qua trước. Trở về Bern, Klee sống với bố mẹ vài năm và thỉnh thoảng tham gia các lớp nghệ thuật hội hoạ. Đến năm 1906, ông đã cho ra đời 57 tác phẩm còn được lưu giữ, trong đó có “Chân dung cha tôi” (1906). Trong những năm này, mặc dù là hoạ sĩ, nhưng Klee vẫn đang chơi vĩ cầm trong một dàn nhạc.
Nỗi đau về bệnh hiểm nghèo của Klee đã để lại dấu ấn trong bức tranh cuối cùng của ông: “Cái chết và lửa” với một hộp sọ ở giữa tranh từ tiếng có từ Đức là “Tod” trên phần khuôn mặt. Ông qua đời tại Muralto, Locarno, Thụy Sĩ, vào ngày 29 tháng 6 năm 1940 mà không có quốc tịch Thụy Sĩ, mặc dù ông được sinh ra ở đất nước đó. Sáu ngày sau khi ông qua đời, Chính quyền mới “kết nạp” ông. Di sản của ông bao gồm khoảng 9.000 tác phẩm nghệ thuật. Ông được chôn cất tại Schosshaldenfriedhof, Bern, Thụy Sĩ.