Giulio Paolini è nato a Genova nel 1940 e risiede a Torino. La sua prima opera conosciuta è Disegno geometrico del 1960, una tela bianca sulla quale ha disegnato la squadratura geometrica, azione preliminare capace di evocare ogni altra opera possibile. La sua prima opera esposta è Senza titolo del 1961 (al XII Premio Lissone, 1961): un telaio foderato da una plastica trasparente, che incornicia una tela bianca sospesa al suo interno.
Sin dai suoi primi lavori, Paolini isola gli strumenti della pittura e del disegno: diversi tipi di supporto, tele, telai, colori nei loro contenitori, per ricomporli nell'insieme di un quadro definito dai suoi stessi elementi strutturali.
Avanzando nell'analisi dell'opera d'arte, questa volta in relazione allo spazio espositivo, nella sua prima mostra personale, nel 1964 alla galleria romana La Salita, espone lavori costituiti da pannelli di legno o faesite, disposti in modo da dare l'idea di una mostra in allestimento.
Nel 1965 Carla Lonzi scrive il primo testo critico su Paolini (per la personale alla galleria Notizie di Torino), svelando la natura interrogativa del suo lavoro, la sua capacità di mettere in scena una complessità di fronte alla quale ogni categorica presa di posizione sarebbe limitativa.
Agli esordi dell'arte concettuale, di cui Paolini è da considerarsi uno dei massimi e più singolari esponenti, ha posto le prime riflessioni sul concetto di citazione, intendendola come strumento di un pensiero atto a ridefinire la figura dell'autore, identificandola con quelle di quanti lo hanno preceduto e che gli succederanno, in un legame ideale segnato dal fil rouge della Storia dell'Arte.
Nei suoi lavori la citazione non ha mai carattere stilistico, ma sempre testuale. Spesso si tratta di riproduzioni fotografiche, come in E, del 1963, dove compare la riproduzione fotografica dell'Eleonora da Toledo del Bronzino o in Giovane che guarda Lorenzo Lotto, del 1967, nel quale l'immagine del dipinto di Lotto Ritratto di giovane, riferita al diverso titolo, dà all'osservatore l'impressione di essere l'antico pittore di fronte al suo modello. In alcune opere la citazione ha una natura letteraria e consiste nel riferimento a scrittori amati come Jorge Luis Borges e Raymond Roussel. Tra i pittori, Giorgio de Chirico è al centro di alcuni lavori a partire da Et.quid.amabo.nisi.quod.aenigma.est? (Che cosa amerò se non l'enigma?), lo striscione esposto in una piazza di Como in occasione della mostra "Campo urbano" del 1969.
Dal 1967 Paolini è tra i protagonisti dell'arte povera, definizione critica con la quale Germano Celant individuò un gruppo di giovani artisti, pur diversi tra loro, accomunati dal rifiuto delle tecniche tradizionali della pittura e della scultura, da un assoluto nomadismo stilistico, dal carattere speculativo o contingente dei loro lavori. Paolini partecipa alle principali tappe di questo movimento, curate da Germano Celant, dalla prima mostra alla galleria La Bertesca di Genova nel 1967, all'esposizione di Amalfi, "Arte povera più azioni povere" e alla redazione del volume Arte povera (Mazzotta, Milano 1969).
Dal 1969 disegna le scene per numerose rappresentazioni teatrali, spettacoli talvolta ideati insieme a Carlo Quartucci.
Nel 1970 Paolini è invitato alla Biennale di Venezia con una sala personale, al centro della quale colloca una sola opera, Elegia (1969), dove compare per la prima volta il calco di gesso di un'antica scultura. Si tratta dell'occhio del David di Michelangelo, sulla cui pupilla l'autore ha incastonato uno specchio. Elegia era stata già esposta nella mostra presso la galleria Qui Arte Contemporanea di Roma, 1970, insieme ad altri lavori del 1969, tra cui Vedo (la decifrazione del mio campo visivo), dove una moltitudine di punti a matita segnava sul muro l'ampiezza del campo visivo dell'autore, e Io (frammento di una lettera), nel quale appunto il frammento di una lettera dattiloscritta lascia leggere, al centro, il pronome "io".
Da questi lavori si dipanano come fertili spore, le riflessioni diverse sulla figura dell'autore, sul fenomeno complesso del vedere, sulla disseminazione del frammento. Vedranno la luce, poco dopo, le opere fondate sulla prassi dell'autocitazione (la serie di opere intitolate Antologia degli anni 1973 e 1974, Itaca e Glossario del 1975, Annali 1961-1976 del 1977, Le tre Grazie del 1978, la mostra "Atto unico in tre quadri" allo studio Marconi nel 1979), le innumerevoli opere con le quali l'autore ha riflettuto sulla prospettiva intesa come sistema fondato sul punto di vista privilegiato dell'autore.
Privilegio che Paolini annulla in altre opere, come in quelle intitolate Mimesi, realizzate tra il 1975 e il 1976, dove due volti identici affrontati si osservano reciprocamente, escludendo autore e spettatori (tra le altre, le versioni con i calchi del busto dell'Hermes di Prassitele o della Venere dei Medici).
A partire dai primi anni settanta, Paolini indirizza progressivamente il suo lavoro nella direzione di una insistita e sempre rinnovata citazione della sua prima opera, Disegno geometrico, come accade nelle otto tele esposte nella personale della galleria di Ileana Sonnabend a New York nel 1972, in occasione della quale viene pubblicata la prima monografia dedicata all'artista a cura di Germano Celant.
Si intensifica la presenza di Paolini nelle rassegne internazionali: tra le altre, "Processi di pensiero visualizzati. Junge italienische Avantgarde", al Kunstmuseum di Lucerna a cura di Jean Christophe Ammann; "Conceptual Art, Arte Povera, Land Art", alla Galleria Civica d'Arte Moderna di Torino, entrambe nel 1970; "Contemporanea", al Parcheggio di Villa Borghese a Roma, a cura di Achille Bonito Oliva, nel 1973.
Alla Biennale di Venezia espone nuovamente nel 1976, 1978, 1980, 1984, 1986, 1993, 1995, 1997. Nel 1972 è invitato a Documenta di Kassel, dove espone nuovamente nel 1977, 1982 e nel 1992.
Avvia, inoltre, la collaborazione con alcune gallerie che saranno ripetutamente il teatro dei suoi nuovi lavori: Christian Stein a Torino, Paul Maenz a Colonia, Annemarie Verna a Zurigo, Yvon Lambert a Parigi, Lisson Gallery a Londra, a cui si sommeranno, in seguito, tra le altre, Massimo Minini a Brescia, Marilena Bonomo a Bari, Galleria dell'Oca a Roma, Marian Goodman a New York.
Nel 1973 la Galleria Notizie di Torino ospita la prima di sette mostre intitolate "Idem", ciascuna delle quali è descritta dall'autore come regesto delle opere "Le mie? Le passate o le future? Quali altre?". Nel 1975 è pubblicato il volume Idem (Einaudi, Torino 1975, con un testo di Italo Calvino), nel quale l'artista per la prima volta raccoglie i testi scritti per accompagnare alcuni dei suoi lavori, secondo una prassi che intensificherà nel corso degli anni.
Nel 1976 l'Istituto di Storia dell'Arte dell'Università di Parma gli dedica la prima mostra antologica ordinata da Maurizio Fagiolo dell'Arco e da Arturo Carlo Quintavalle, anticipata da una piccola antologica al Project Room del Museum of Modern Art di New York nel 1974.
Nel corso degli anni settanta la presenza rilevante di frammenti, dei calchi di gesso o pagine strappate dai cataloghi nega definitivamente la possibilità di attribuire una vocazione strettamente analitica al suo lavoro e trasforma ogni opera in un universo complesso all'interno del quale gli elementi disseminati in un "apparente disordine" sono tenuti insieme dal limite segnato dallo spazio bidimensionale del quadro o da quello tridimensionale della sua messa in scena.
Il museo e gli strumenti dello storico dell'arte sono i temi affrontati nei cicli di lavori intitolati Del bello intelligibile (1978-1982) e Mnemosyne (1981-1990), esposti in alcune mostre personali, tra cui quelle nel Musée d'Art Moderne de la Ville de Paris nel 1978, allo Stedelijk Museum di Amsterdam nel 1980 e alla Kunsthalle di Bielefeld nel 1982.
A partire dagli anni ottanta si intensificano le mostre antologiche che Paolini progetta, accordando di volta in volta i lavori scelti in una sintetica e inedita visione di insieme. Tra le altre, quelle al Nouveau Musée di Villeurbanne nel 1984, alla Galleria Nazionale d'Arte Moderna di Roma nel 1988, alla Galleria Civica d'Arte Moderna e Contemporanea di Torino nel 1999, alla Fondazione Prada di Milano nel 2003, al Kunstmuseum di Winterthur nel 2005 e alla GAMeC di Bergamo nel 2006. Con il trascorrere del tempo e con le riflessioni sull'idea di mostra e di esposizione, Paolini sempre più frequentemente concepisce l'appuntamento espositivo nei termini di una installazione all'interno della quale convivono precedenti lavori (realmente presenti o evocati attraverso le loro    riproduzioni). Negli anni novanta manifesta la sua insofferenze per alcuni rituali dell'arte e predilige luoghi e circostanze capaci di assicurare un maggiore isolamento e un tempo più dilatato (nella pubblicazione Contemplator Enim del 1991 compare l'immagine della sua abitazione, mentre nel 1994 la mostra nella galleria genovese Locus Solus si estende nell'arco temporale di otto mesi).
Nel 2008 esce il catalogo ragionato delle sue opere a cura di Maddalena Disch, Giulio Paolini. Catalogo ragionato, 2 voll., Skira, Milano 2008.
Il tempo è il grande protagonista di alcune sue  recenti esposizioni, da "Quadrante" nell'Atelier del Bosco a Villa Medici (Roma, 2002) a "L'Ora X (Né prima né dopo)" al Museo Archeologico Nazionale (Napoli, 2009), sino a questa mostra al Palazzo delle Esposizioni (Roma, 2010).