Paul Cernovodeanu s-a născut la 11 februarie 1927 la București. A absolvit Școala Superioară de Arhivistică în 1948 și și-a luat licența în istorie la Facultatea de Istorie și Filosofie din București în 1950. În facultate l-a avut drept profesor pe Gheorghe Brătianu, care l-a remarcat în cadrul seminarului de istorie universală, iar coleg de generație i-a fost Şerban Papacostea.
Începând cu 1948 a fost cercetător la Institutul de istorie al Academiei Republicii Populare Române, până când a fost epurat din motive politice în 1952. A fost angajat în 1956 ca muzeograf la Muzeul de istorie al orașului București.
În 1970 a obținut doctoratul cu teza Relațiile Angliei cu Țările Române în cadrul politicii sale orientale din perioada 1660-1714. A activat la Institutul de “Nicolae Iorga”, unde a fost director adjunct între 1990-1997.
A fost coordonator și autor al volumului VI din Istoria Românilor, apărut la Editura Enciclopedică, sub egida Academiei Române. A fost co-autor al volumului Călători străini despre Țările Române în secolul al XIX-lea. Serie nouă. Volumul 4: (1841-1846), apărut în 2007 la Editura Academiei Române.
Paul Cernovodeanu a adus o contribuție însemnată la baza de informație privitoare la politica externă a lui Constantin Brâncoveanu, prin publicarea în Revista arhivelor a unui număr de scrisori inedite ale domnului din arhive din România, Polonia și Ungaria.
Paul Cernovodeanu a murit la 6 septembrie 2006.