Paul Wunderlich begann 1947 ein Studium an der Hamburger Kunsthochschule, das er 1951 (nach einer Unterbrechung) bei Willem Grimm abschloss; im Anschluss daran wirkte er hier als Lehrbeauftragter für Lithographie und Radierung. Bereits früh entsteht ein umfangreiches zeichnerisches und lithographisches Werk; internationale Museen wie das Museum of Modern Art in New York werden auf ihn aufmerksam. Nach einem Aufenthalt in Paris kehrt er 1963 als Professor für freie Graphik und Malerei an die Hamburger Kunsthochschule urück. 1968 entscheidet er sich für eine Existenz als freier Künstler und gibt die Professur auf; bald darauf entstehen seine ersten plastischen Arbeiten. Fortan arbeitet er als Zeichner, Lithograph und Bildhauer und hat in allen Bereichen weit über die Grenzen Deutschlands ausstrahlenden Erfolg. Schon 1964 war Wunderlich auf der documenta III vertreten, Ausstellungen u. a. in den USA, in Japan und in Frankreich folgten bald.

Wie bei seinen Zeichnungen spielt auch in seinem plastischen Werk das Thema Eros eine große Rolle, zudem greift Wunderlich oft auf mythologische Themen zurück. Sein Stil ist unverkennbar und wird oft dem Neosurrealismus und dem phantastischen Realismus zugeordnet; Anklänge aus Art déco und Jugendstil sind dabei unübersehbar.