Джулио Паолини е роден в Генуа през 1940 г. Учи графика в Държавното промишлено техническо училище по графика и фотография „Джамбатиста Бодони“ в Торино. Обикновено свързван с движението „Arte Povera“, Паолини олицетворява концептуалното разклонение на италианския постмодернизъм.
След първата си самостоятелна изложба в галерия „Ла Салита“ в Рим през 1964 г. той създава редица творби, които се стремят поставят под въпрос мястото на платното в пространството. Той създава някак голи творби, вградени една в друга, представящи картината като изображение на себе си. През втората половина на 60-те години Паолини се обръща към фотографията заради нейната обективност и времеви характер.
През 70-те години Паолини използва безброй препратки към древността, както чрез традиционни техники, така и чрез съвременни методи като инсталация, пърформанс, колаж и мебели. Използването на репродукции – копия или двойници – и фрагменти става все по-значим елемент от работата му, като например в Mimesi (1975—1976 г.), където две идентични гипсови отливки на Венера са обърнати една към друга, разкривайки двусмислието на копието.
След Universal Exhibition (1994—1997 г.) Паолини насочва вниманието си към сценографията и самото изложбено пространство и връзката му със зрителите, които го обитават. С напредването на мисловния процес инсталациите му стават все по-сложни, съчетавайки минималистична естетика и философски влияния от древността, за да постави под въпрос собствената си идентичност като творец.
След първото си участие в групова изложба през 1961 г. (XII Premio Lissone internazionale per la pittura, „Палацо дел чентро дел мобиле“, Лисоне) и първата си самостоятелна изложба през 1964 г. (галерия „Ла Салита“, Рим), той организира множество изложби в галерии и музеи по целия свят. Сред антологичните му изложби се открояват тези в галерия „Уайтчапъл“, Лондон (2014 г.), Kunstmuseum Winterthur, Швейцария (2005 г.), фондация „Прада“, Милано (2003 г.), Neue Galerie в Landesmuseum Joanneum, Грац, Австрия (1998 г.), Националната галерия за модерно и съвременно изкуство, Рим (1988 г.), Staatsgalerie, Щутгарт (1986 г.), Nouveau Musée, Вилюрбан, Франция (1984 г.) и Stedelijk Museum, Амстердам (1980 г.). Поканен е за участие в четири издания на documenta в Касел, Германия (1972, 1977, 1982, 1992 г.) и в 10 издания на Венецианското биенале (1970, 1976, 1978, 1980, 1984, 1986, 1993, 1995, 1997, 2013 г.). Паолини също така създава декори и костюми за театър, най-вече заедно с Карло Куартучи през 80-те години на ХХ век и с Федерико Тиеци за две произведения на Вагнер през първото десетилетие на XXI в.
