Nata il 24 novembre 1973 a Roma, Paola Cortellesi inizia quasi per gioco la sua carriera. Come da lei stessa raccontato in alcune occasioni, infatti, Claudio Mattone (famoso paroliere e amico della famiglia Cortellesi) chiede a una giovanissima Paola, all'epoca tredicenne, di interpretare Cacao Meravigliao, sigla di Indietro tutta!.
Frequenta poi il liceo scientifico e successivamente si iscrive alla Facoltà di Lettere con indirizzo "Spettacolo". Nel frattempo, però, si "innamora" dello "spazio magico" del palcoscenico teatrale e decide di abbandonare gli studi per dedicarsi anima e corpo alla recitazione.
Debutta, così, in teatro nel 1995 con Compagnia di Guerra di Lucilla Lupaioli, a cui seguono diversi altri spettacoli messi in scena assieme alla sua compagnia.
Nel frattempo partecipa anche a parecchi programmi radiofonici e poi nel 1997 debutta in TV su RaiDue nella trasmissione Macao, in cui interpreta Olivia "l'argentina". Seguono le collaborazioni con la Gialappa's Band nei vari "Mai Dire...", le conduzioni di "Libero" (2001) e "Nessundorma" (2004), le partecipazioni a "Uno di noi" (2003/2003) e "Sanremo" (2004) fino alla sua più recente fatica per la tv, "Maria Montessori", miniserie in due puntate per la regia di Gianluca Maria Tavarelli.
Nello stesso tempo continua a lavorare a teatro, partecipando a numerosi spettacoli, tra cui "Troppo tempo" (1998), "Cose che capitano" (1998), "Umane gesta" (1999), "L'iradiddio" (2002), "Ancora un attimo" (2003/2004) per giungere poi allo stepitoso successo de "Gli ultimi saranno ultimi" (2005/2006/2007).
Per il grande schermo, invece, partecipa a diversi film, tra cui ricordiamo "Chiedimi se sono felice" (2000), "Se fossi in te" (2000), "A cavallo della tigre" (2001), "Passato prossimo" (2002), "Il posto dell'anima" (2002), "Tu la conosci, Claudia?" (2004) fino alla sua ultima interpretazione in "Piano, solo" (2007).
Tra il 2007/2008 ha ottenuto, al fianco di Valerio Mastandrea, la direzione artistica del "Teatro Colosseo" di Roma