Paul Kirchner naît le 29 janvier 1952 à New Haven dans le Connecticut.

Adolescent, il s’enthousiasme pour les comics de Jack Kirby et Steve Ditko. Pendant le mouvement de la contre-culture des années 1960, il manifeste pour la paix, traverse les États-Unis en stop et assiste à des concerts de rock, notamment au festival de Woodstock. Après le lycée, il déménage à New York, s’inscrit à la Cooper Union, école d’art située dans l’enclave hippie de l’East Village, et travaille parallèlement dans une librairie de comic books. Un camarade de classe le présente à Larry Hama, auteur de comics connu pour ses scénarios de Wolverine et G. I. Joe. Larry Hama amène Paul Kirchner au studio de Neal Adams ; Paul Kirchner y travaille occasionnellement et y croise Ralph Reese, Howard Chaykin, Bernie Wrightson, Walt Simonson, Russ Heath, Vicente Alcazar, Gray Morrow, Jim Starlin ou encore Al Milgrom. Neal Adams le recommande à Joe Orlando, alors éditeur à DC comics, qui l’embauche comme crayonneur pour des comics d’horreur comme House of Secrets ou The Haunt of Horror. Orlando le présente à Tex Blaisdell. Ce dernier le recrute comme assistant sur le strip Little Orphan Annie qu’il avait repris après la mort de son créateur Harold Gray.

Ayant déjà un pied dans le monde du comic book, Paul Kirchner décide d’arrêter en 1973 ses études d’art. Lorsque Tex Blaisdell abandonne Little Orphan Annie, Paul Kirchner devient assistant de Wally Wood grâce à Ralph Reese. Kirchner travaille notamment au dessin de la série Sally Forth. Il commence parallèlement à travailler sous le pseudonyme de Kurt Schnurr pour Screw, revue pornographique publiée par Al Goldstein. Il dessinera en tout une quarantaine de couvertures pour cette revue.

Contacté en 1974 par le magazine d’humour Harpoon qui démarre alors, il y entame « Dope Rider », série de récits courts mettant en scène les tribulations enfumées d’un squelette amateur de cannabis. Cette œuvre surréaliste se nourrit des westerns de Sergio Leone et de l’art de Magritte, Dalí, Philippe Druillet, Hieronymous Bosch ou encore M. C. Escher. « Dope Rider » sera par la suite publié dans High Times, revue emblématique de la contre-culture. En contemplant une aventure de Dope Rider, Neal Adams émettra ce commentaire : « comment un type qui paraît si rangé peut-il dessiner des trucs aussi bizarres ? ». Une partie de ces récits courts est publiée en France dans L’écho des savanes puis dans l’album Contes à rebours grâce à Fershid Bharucha.

Le magazine américain Heavy Metal, inspiré de Métal Hurlant, est lancé en 1977. Paul Kirchner y publie divers récits courts, puis montre une série de strips surréalistes intitulée « le bus » à l’éditrice Julie Simmons. « Le bus » paraîtra dans Heavy Metal pendant six ans.

À partir des années 1980, il commence à faire davantage d’illustrations et de travaux publicitaires pour compléter son activité d’auteur de bande dessinée. Il travaille pour le New York Times en tant qu’illustrateur et pour l’entreprise de jouets Mego, concevant une ligne de figurines militaires et dessinant des bandes dessinées accompagnant les jouets. Il travaille pour Mego pendant un an, puis l’entreprise fait faillite. Il revient ensuite à un travail de bande dessinée plus personnel, consacrant plus d’une année à un roman graphique qu’il réalise en collaboration avec l’écrivain hollandais de romans policiers Janwillem van de Wetering. Meurtre télécommandé est publié en 1984 aux Pays-Bas sous le titre Moord Op Afstand puis en 1986 aux États-Unis par Ballantine Books sous le titre Murder by Remote Control.

Paul Kirchner s’éloigne par la suite du monde de la bande dessinée, occupant pendant six ans le poste de directeur artistique d’une agence de publicité puis continuant à travailler dans ce domaine en freelance. Il écrit pendant cette période des ouvrages de non-fiction humoristiques pour Rhino Record ainsi que des documentaires sur des sujets tels que les techniques de combat où l'histoire du couteau Bowie pour Paladin Press.

À partir de 2012, ses bandes dessinées sont rééditées en français et en anglais par Tanibis.

En 2014, il revient à la bande dessinée, reprenant notamment ses séries phares « Dope Rider » – dont des épisodes paraissent à nouveau régulièrement dans High Times – et « le bus », dont un nouveau volume paraît en 2015. Il imagine également la série « Jheronimus & Bosch », initialement publiée sur le site web d’Adult Swim puis publiée sous forme d'album en 2018.

« Comment un type qui paraît si rangé peut-il dessiner des trucs aussi bizarres ? »
— Neal Adams