Filho de mãe gaúcha e pai pernambucano, o paulista Paulo de Barros Carvalho, Acadiemico Titular da Academia Paulista de Direito, teve formação em colégio jesuíta e bacharelou-se em direito pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, especializando-se em Direito Tributário, em meio à importante cultura publicista dessa Universidade, ainda se especializando em Administração de Empresas pela Fundação Getúlio Vargas, outro importante polo de ensino brasileiro. Mostrando versatilidade e empenho de ampliar o horizonte de sua formação, obteve o título de mestre em Direito Comercial, já na Faculdade de Direito da Universidade de São Paulo. A seguir, tornou-se Doutor em Direito, retornando a sua alma mater, sempre sob orientação de Geraldo Ataliba, o saudoso Professor que, assim como seria o destino de seu discípulo, logrou tornar-se Professor Titular das duas Universidade paulistas. Ataliba ainda foi Reitor da PUC.SP, em tradição importante da presença de juristas na direção dessa instituição, assim, além de Ataliba, Oswaldo Aranha Bandeira de Mello, Dirceu de Mello, e o atual Vidal Serrano Nunes Jr.
Destacou-se Paulo de Barros na docência e na pesquisa de Direito Tributário, adicionando, porém, à teoria e à prática desse ramo do Direito Público, uma sólida construção de Teoria Geral do Direito, a par de estudos linguísticos, diretor da Revista de Estudos Tributários, diretor executivo da Revista de Direito Tributário e membro do Conselho Editorial de muitas revistas de direito. Foi auditor-fiscal da Receita Federal entre os anos de 1963 e 1993. No ano de 1963, durante alguns meses, foi oficial de gabinete do Presidente João Goulart. É professor da Pontifícia Universidade Católica de São Paulo desde 1970. Em 1977, assume a presidência do IBET — Instituto Brasileiro de Estudos Tributários. Já em 1998, passa a ser também professor titular de Direito Tributário na Faculdade de Direito da USP, após defender sua tese sobre a mudança de paradigma no estudo do direito tributário: constituição da realidade jurídica pela linguagem. Coordenou o Programa de Pós-Graduação em Direito da PUC-SP entre os anos de 1994 e 1996 e a partir de 1999 volta a ocupar este cargo. A partir de 2003, passou a ser membro Catedrático, Academia Brasileira de Direito Constitucional.
Em 2009, recebe o título de Professor Emérito da USP e da PUC-SP. Recebeu também o prêmio CEFIR 2001/2002 do Centro de Estudos do Imposto de Renda. E, nos anos de 2004, 2006, 2007, 2008 foi eleito um dos melhores tributaristas do mundo pela Who´s Who Legal. Possui muitas obras publicadas, dentre as quais destacamos: Teoria da Norma Tributária, cuja primeira edição foi publicada em 1974 e Curso de Direito Tributário publicado em 1984. No estrangeiro teve publicado livro originado de sua tese de titularidade: na Argentina, em 2002, e na Itália, em 2004. No ano de 2008 foi publicado o livro Direito Tributário — Homenagem a Paulo de Barros Carvalho. Foi advogado em São Paulo.
Formou gerações de juristas, dentre os quais muitos se destacaram na área do direito tributário e mesmo em outras áreas importantes do direito, como Wagner Balera e Roque Carrazza, igualmente Acadêmicos Titulas da APD e Professores Titulares e Eméritos da PUC.SP.
Para Alfredo Attié, Presidente da Academia Paulista de Direito, “Paulo de Barros pertenceu ao grupo seleto de juristas brasileiros que souberam retirar da prática da disciplina a que se dedicaram lições importantes para a construção de uma teoria jurídica mais ampla e atualizada. Em sua leitura atenta de Lourival Vilanova, Paulo logrou introduzir a contribuição da lógica e da teoria da linguagem para o estudo do direito público, realizando, ainda, a ponte necessária entre as escolas de Recife e de São Paulo”