Am 10. März 1927 wird Paul Wunderlich in Eberswalde in der Mark Brandenburg geboren. Wunderlich studiert 1947-51 an der späteren Hochschule für Bildende Künste in Hamburg in der Klasse "Freie Graphik" bei Willi Titze. Zu seinen Mitschülern gehören Horst Janssen und Reinhard Drenkhahn. 1950 ist Wunderlich für ein Semester Schüler Willem Grimms. Nach Abschluss seines Studiums unterrichtet er selbst an der Hochschule von 1951 bis 1960 in den Techniken der Radierung und der Lithografie. Nachdem er 1951 im Auftrag Emil Noldes dessen Radierung "Der König und seine Mannen" gedruckt hat, druckt er ein Jahr später elf Lithografien von Oskar Kokoschka für dessen Erzählung "Ann Eliza Reed". 1957 malt Wunderlich tachistische Bilder, die er bis auf einzelne später zerstört. Kurz danach entstehen die ersten figuralen Bilder, Hauptwerk dieses Ringens um die Figur ist das Gemälde "Sebastian", das der Künstler Anfang 1959 beendet. 1961 bis 1963 lebt und arbeitet er in Paris, wo er in der Werkstatt des Druckers Desjobert seine Technik der Lithografie vervollkommnet. 1963 kehrt Wunderlich nach Hamburg zurück, einer Berufung als Professor an die Hochschule der Bildenden Künste folgend. Die zweite Hälfte der 60er-Jahre ist durch Experimentieren mit unterschiedlichen Techniken gekennzeichnet, Wunderlich läßt sich von fotografischen Vorlagen inspirieren, malt Gemälde mit der Spritzpistole und Schablonen, beginnt, plastisch zu arbeiten und perfektioniert seinen Umgang mit der Gouache-Technik, die von nun an für Wunderlichs Schaffensweise große Bedeutung erhält. Gleichzeitig arbeitet er immer wieder in Druckereien im Ausland. 1968 gibt der Künstler seine Professur an der Hochschule für Bildende Künste in Hamburg auf. In den 70er-Jahren setzt sich Wunderlich mit Dürer, Ingres und Manet auseinander; es entsteht eine Serie "Dürer-Paraphrasen", in der er Dürer-Motive surrealistisch verfremdet. In den 80er-Jahren konzentriert sich Wunderlichs Arbeit auf die Skulptur.
1994/95 wird in mehreren japanischen Museen (Tokio, Osaka, Hakkeido, Gifu) eine Retrospektive gezeigt. Paul Wunderlich lebt und arbeitet bis zum seinen Tod in Hamburg und Frankreich und gilt als bedeutendster Vertreter des "Fantastischen Realismus".