Родился в Риме 22 ноября 1954 года. Паоло Джентилони происходит из старинной знатной семьи (его предок, лидер Католического союза избирателей граф Винченцо Отторино Джентилони, в 1913 году заключил с премьер-министром Джованни Джолитти так называемый "пакт Джентилони-Джолитти", позволивший практикующим католикам включиться в политическую жизнь Италии вопреки запрету Папы Римского Пия IX). Учился в римском лицее имени Торквато Тассо (Liceo ginnasio Torquato Tasso). Окончил Римский университет Ла Сапиенца, где изучал политологию, профессиональный журналист.
Начал проявлять политическую активность ещё в период обучения в римском лицее имени Торквато Тассо (Liceo ginnasio Torquato Tasso) и в университете.
Одиннадцать лет занимался журналистикой, в том числе сотрудничал в еженедельнике Fronte popolare ("Народный фронт"), затем в Pace e guerra ("Мир и война") - журнале основателей Il Manifesto Лучаны Кастеллина и Микеланджело Нотарианни (Michelangelo Notarianni). В 1984 году примкнул к экологическому движению, руководил "La nuova ecologia" - периодическим изданием организации Legambiente, в тот же период познакомился с Франческо Рутелли. В 1993 году принял участие в избирательной кампании Рутелли, боровшегося за пост мэра Рима. После его победы Паоло Джентилони семь лет работал пресс-секретарём мэра, а также асессором римской мэрии по туризму и подготовке к празднованию Тысячелетия в 2000 году.
Будучи экспертом в области коммуникаций, Джентилони стал координатором избирательной кампании коалиции «Оливковое дерево» в 2001 году, он также был среди основателей партии "Маргаритка" в 2002 году, входил в учредительный "комитет сорока пяти" Демократической партии в 2007 году.
В 2001 году Джентилони был избран в Палату депутатов и входил во фракцию "Маргаритка: Демократия - это свобода", в 2006 году избран по списку коалиции "Оливковое дерево", в 2008 и 2013 годах - по списку Демократической партии. За всё время работы в нижней палате Джентилони только в период XIV созыва возглавлял парламентскую комиссию: с 12 октября 2005 года по 27 апреля 2006 года он являлся председателем Парламентской комиссии по надзору за оказанием услуг радиотелевизионного вещания (Commissione parlamentare per l’indirizzo generale e la vigilanza dei servizi radiotelevisivi).
C 17 мая 2006 по 6 мая 2008 года Паоло Джентилони являлся министром связи во втором правительстве Проди.
В 2013 году Джентилони принял участие в предварительных выборах в Демократической партии, имевших целью определение кандидата на должность мэра Рима, и уступил не только победителю, Иньяцио Марино, но и третьему участнику, Давиду Сассоли.
31 октября 2014 года Паоло Джентилони назначен министром иностранных дел Италии в связи с вступлением Федерики Могерини в должность верховного представителя Евросоюза по иностранным делам и политике безопасности.
11 декабря 2016 года президент Италии Серджо Маттарелла поручил Джентилони формирование нового правительства после отставки Маттео Ренци. 12 декабря 2016 года вечером Джентилони сформировал правительство и вступил в должность премьер-министра.
24 марта 2018 года после начала работы нового парламента Джентилони подал прошение об отставке, но по просьбе президента продолжил исполнение своих обязанностей до формирования нового кабинета.
17 марта 2019 года в ходе Национальной ассамблеи Демократической партии избран председателем партии.
5 сентября 2019 года второе правительство Джузепе Конте выдвинуло кандидатуру Джентилони на пост еврокомиссара по экономике и финансам в формируемой Комиссии Урсулы фон дер Ляйен. 10 сентября был официально объявлен полный состав Комиссии с участием Джентилони.
Женат на Эмануэле Мауро (архитектор), у супругов нет детей.
Любит лирическую музыку, играет в теннис и покер, хорошо знает английский, французский и немецкий языки, одевается консервативно, по городу перемещается в основном пешком.
22.10.2020