Pierre Paulin étudie la taille de la pierre à Beaune et le modelage de la terre à Vallauris, avant d’entrer à l’école Camondo en 1951. Il a pour professeur Maxime Old, qui l’encourage à faire un stage chez Marcel Gascoin. Après un bref passage dans l’atelier de Gascoin aux côtés de Motte, Guariche et Mortier, Paulin voyage en Suède afin de comprendre la modernité nordique.

En 1953, il expose pour la première fois au Salon des Arts Ménagers dans la section « le Foyer d’aujourd’hui » et ses réalisations retiennent l’attention de la firme Thonet. Jusqu’au milieu des années 60, Paulin dessine des bureaux et de sièges pour Thonet France. Dans les ateliers Thonet, un premier siège monocoque, le fauteuil de repos CM137 est significatif de la direction qu’il va adopter.

Au même moment, il dessine un siège en cuir tendu novateur, le fauteuil Anneau, édité par Meubles T.V et par AP Polak aux Pays-Bas. Son ouverture aux technologies avancées lui fait expérimenter en pionnier un programme de sièges constitués d’une structure métallique recouverte par de nouveaux tissus élastiques, amorcé par la chauffeuse CM194, éditée par Thonet en 1959.

Pierre Paulin entame à la fin des années 50 une collaboration avec Artifort aux Pays-Bas. Il dessine en 1959 le fauteuil Mushroom, en 1963 la chauffeuse Tongue et le Ribbon Chair en 1966 avec lequel il obtient le prix du Chicago Design Award.

A la fin des années 60, Pierre Paulin, designer de mobilier mais aussi designer d’espace, participe à l’aménagement de l’aile Denon du musée du Louvre et à celui du salon d’honneur du Pavillon français de l’exposition universelle d’Osaka de 1970. L’aboutissement de son travail d’architecture d’intérieur réside dans l’aménagement des appartements privés de l’Elysée pour Georges Pompidou.

Pierre Paulin reçoit le prix René-Gabriel en 1960.