Destiné à devenir chanteur d'opéra, Paul Sorvino se tourne finalement vers l'art dramatique qu'il étudie à la New York Music & Dramatic Academy. Son asthme sévère n'entame en rien sa volonté de jouer la comédie. L'une de ses premières apparitions à l'écran, il la doit à Jerry Schatzberg qui lui donne sa chance dans Panique à Needle Park en 1971. Gérant de casino face à James Caan dans Le Flambeur (1974), il multiplie les seconds rôles dans Les Chaînes du sang (1978), La Chasse / Cruising (1980) où il incarne le supérieur hiérarchique d'Al Pacino, Reds (1981) ou encore That championship season (1982). Ses origines italiennes et sa forte stature lui valent de figurer dans le quatuor de tête des Affranchis en 1990. La même année, il se trouve de nouveau un rôle de mafieux dans l'adaptation de la bande dessinée Dick Tracy. Interprétant de temps à autre des personnages antipathiques comme un acteur pro-nazi dans The Rocketeer (1991) ou un impitoyable capitaine d'industrie dans Romeo + Juliette (1997), Paul Sorvino aime également à camper des éminences grises comme le secrétaire d'Etat Henry Kissinger dans Nixon (1996) et à user de son autorité dans les films d'action Wanted recherché mort ou vif (1997) et Piège à Hong Kong (1998).Dans les années 2000, le père de l'actrice Mira Sorvino s'oriente vers des comédies familiales telles que Spot (2001) et Mambo italiano (2004) et prête sa voix à l'infâme M. Scheck dans le dessin animé Hé Arnold ! (2003). Il retrouve toutefois un rôle ambigu dans le drame Lady chance (id.) face à Alec Baldwin et William H. Macy.
