Née en 347 dans une noble famille romaine, elle contracte un beau mariage avec le sénateur Toxoce et devient mère de cinq enfants : Blésille, Pauline, Eustochium, Rufine, et Toxoce, son unique fils.

Devenant veuve à 32 ans, elle se rapproche encore davantage d'une chrétienne de Rome, Marcelle, une amie du pape Damase I^er, qui lui présente Jérôme.

Elle transforme alors sa maison en petit prieuré s'appuyant sur les enseignements de son nouveau maître spirituel, qui la soutient et l’ouvre aux valeurs chrétiennes.

Jérôme va lui apprendre le grec et l'hébreu, et en échange elle lui propose de traduire en latin les écrits d'Origène.

En 384, sa fille ainée Blésille meurt, et pour l’aider à supporter son affliction, Jérôme l'encourage à suivre l'exemple de sainte Mélanie l’Ancienne qui, après la mort de ses deux enfants s'embarqua pour Jérusalem.

À son autre fille Eustochium, il écrit un traité « Sur la virginité à conserver », dans lequel il défend la possibilité de devenir une femme consacrée.

Lorsque Jérôme quitte Rome en 385 pour la Terre sainte, Paule décide alors de le rejoindre accompagnée de sa fille Eustochium pour effectuer un pèlerinage.

Puis elle décide de découvrir la vie cénobitique en Basse-Égypte, avant de revenir s'installer à Bethléem.

Là, elle fonde l'année suivante avec Jérôme un monastère double, dont la communauté des hommes est d'abord dirigée par Jérôme.

Paule dirige celui des femmes subdivisé en trois communautés et contribue à l’établissement d’un hospice gratuit pour les pèlerins.

Plus tard, sa fille Eustochium prendra sa suite à la tête des moniales.

Toutes deux ont joué un rôle notable dans l'œuvre exégétique de Jérôme tout en acceptant ses directives.

En 406, à 59 ans, Paule comprit que la mort était proche et il lui semblait entendre la voix de Jésus s’adressant à elle avec les paroles du Cantique des Cantiques :

« Lève-toi, mon amie, ma toute belle, et viens vite ! ».

Ce à quoi elle répondit avec les paroles du Psaume 27 :

« Le Seigneur est ma lumière et mon salut ; de qui aurais-je crainte ? »

Et elle se laissa aller à la mort.

Pour assister à ses funérailles accoururent non seulement les moines et les moniales des deux monastères fondés par ses soins, mais aussi beaucoup de pauvres qu’elle avait aidés au fil des ans, et qui la considérait comme leur mère et bienfaitrice.

Elle est enterrée à Bethléem, dans l'église de la Nativité.