Paul di Resta est issu d'une famille très liée au sport automobile. Il est en effet le fils de Louis di Resta, ancien champion d'Écosse de Formule Ford, et le cousin des frères Franchitti.

Il débute sa carrière en 1994 par le Karting, et reste huit ans dans cette discipline, disputant un grand nombre de compétitions diverses. Fin 2002, il débute en monoplace, dans le championnat hivernal de Formule Renault britannique. Il concourt ensuite deux saisons dans le championnat régulier et démontre de belles capacités. Il est septième au général en 2003, puis troisième en 2004. Cela qui lui vaut quelques apparitions en Eurocup Formule Renault 2000. Dans cette discipline, il finit troisième de la manche de Donington en 2004.

En 2005, Paul dispute la saison de F3 Euroseries, au sein de l'équipe britannique Manor, qui le soutenait déjà en Formule Renault. Il réalise une belle première année, rentrant souvent dans les points, et finit dixième au général. Cela lui vaut de recevoir à la fin de l'année un prix prestigieux, le McLaren Autosport BRDC Award, récompensant le meilleur espoir britannique.

Pour 2006, il passe chez ASM, la meilleure écurie du plateau. Il lutte toute l'année pour le titre avec le prodige allemand Sebastian Vettel, et gagne ce duel avec cinq succès au compteur. Il triomphe aussi aux Masters de F3 disputés à Zandvoort. A 20 ans, Paul apparaît comme la nouvelle étoile du sport automobile britannique, mais il est éclipsé par le récente renommée de son compatriote Lewis Hamilton.

En 2007, il décide de passer aux voitures de tourisme, et s'exile dans le médiatique DTM. Il espère ainsi attirer l'attention du monde de la Formule 1, pourtant davantage intéressé par les pilotes de GP2. Il débute au volant d'une Mercedes Classe C vieille de deux ans, engagée par l'écurie Persson. Au volant d'une telle antiquité, il semble condamné à faire de la figuration. Et pourtant, dès sa deuxième apparition, il finit deuxième à Oschersleben, performance qu'il réédite lors de la course suivante au Lausitzring. Leader à ce moment-là du championnat, l'étonnant Écossais obtient régulièrement des places d'honneur et termine la saison à une incroyable cinquième place.

Pour 2008, il se retrouve propulsé chez AMG, une des équipes officielles de Mercedes. Bénéficiant cette fois d'un matériel moderne, il réalise une superbe saison marquée par deux victoires, au Lausitzring et à Barcelone, et un grand nombre de podiums. Il est le principal concurrent du pilote Audi Timo Scheider dans la course au titre, dans laquelle il s'incline pour seulement quatre points. A ce moment-là, Paul effectue ses premiers essais en Formule 1 chez McLaren-Mercedes. Mais, poussé par la marque à l'étoile, c'est chez Force India-Mercedes qu'il commence à s'installer.

Pour la saison 2009, il est de fait le quatrième pilote de l'équipe anglo-indienne. Cette année-là, en DTM, il réalise une saison plus terne, même s'il marque régulièrement des points. Il gagne une course à Brands-Hatch et finit troisième au général.

En 2010, il poursuit sa carrière en DTM au volant d'une Mercedes du HWA Team. Il réalise un début de saison assez discret en se contentant de trois podiums. Néanmoins il « sort du bois » à la fin de l'été en triomphant devant son public à Brands Hatch, puis à Oschersleben et Hockenheim, ce qui lui permet de prendre la tête du championnat. Hélas il termine piètre neuvième de la manche suivante à Adria, et se retrouve avant la dernière manche de Shanghai à trois points de son rival Bruno Spengler. Mais la chance lui sourit lors des qualifications puisque Spengler, victime d'un accident, part dernier. Paul gère alors sa course en tête et finit deuxième derrière Gary Paffett, marquant ainsi les huit points nécessaires à son sacre.

En F1 avec Force India

Toujours en 2010, il met un pied en Formule 1 en devenant pilote de réserve de Force India. Il dispute ainsi huit séances en essais libres dans le cadre des Grand Prix, en espérant devenir titulaire en 2011. Cependant, Paul, grâce à son titre en DTM, a accompli le cursus nécessaire à son arrivée en F1. Vitantonio Liuzzi n'ayant pas donné satisfaction, Force India se chercher un nouveau pilote et promeut tout naturellement l'Écossais, qui fait ainsi ses débuts à 25 ans aux côtés d'Adrian Sutil. Le soutien de Mercedes, motoriste de l'écurie anglo-indienne, n'est pas pour rien dans ce choix. Paul est toutefois sous la menace du troisième pilote Nico Hülkenberg qui lorgne ouvertement sur son volant pour la saison 2012.

Début 2011, certains sont dubitatifs devant l'arrivée en Formule 1 de ce pilote de voitures de tourisme mais beaucoup rappellent qu'il a vaincu en F3 Sebastian Vettel, récent champion du monde. Pour cette première année le jeune Écossais va démontrer une belle pointe de vitesse ainsi qu'une grande solidité. Il termine ainsi dix-sept des dix-neuf Grand Prix et parvient à se tenir à l'écart des incidents. Pour sa première course à Melbourne, il inscrit le point de la dixième place, certes suite au déclassement des pilotes Sauber. Mais deux semaines plus tard en Malaisie il obtient un nouveau point ne devant rien à personne. En début de championnat, il malmène assez sérieusement Sutil mais n'inscrit pas de nouveaux points, la Force India VJM04 n'étant pas très performante. En revanche pour sa course nationale à Silverstone il se qualifie en sixième position, un véritable exploit. En course il tient la septième place lorsqu'un arrêt aux stands complétement raté le relègue en quinzième position. En deuxième partie de saison la Force India s'améliore et peut viser les places d'honneur à la régulière. Paul parvient donc à terminer régulièrement dans les dix premiers, mais aussi commence à souffrir face à un Sutil revigoré. Il réalise tout de même deux très beaux résultats: une septième place en Hongrie sous la pluie et une sixième place à Singapour après avoir tenu tête aux Mercedes. Il marque trois autres points lors des deux dernières manches, pour un total de 27 points contre 42 à Sutil. Cette première saison très honorable fait monter sa cote. Des rumeurs l'annoncent ainsi chez Mercedes en remplacement de Michael Schumacher. Certes, si son talent est apprécié, sa personnalité est critiquée car le jeune Écossais est froid et distant avec les journalistes. En attendant, son patron Vijay Mallya décide de le reconduire pour la saison 2012. Cette fois il fera équipe avec le très ambitieux Nico Hülkenberg. La confrontation entre les deux espoirs s'annonce palpitante, d'autant plus que les objectifs de Force India sont de plus en plus élevés.

La nouvelle VJM05 ne donne pas vraiment satisfaction au début du championnat 2012. Toutefois, Paul confirme les espoirs placés en lui. Il domine Hülkenberg et marque régulièrement des points: il est sixième à Bahreïn, septième à Sepang, à Monaco et à Valence. A Silverstone, il joue de malchance comme l'année précédente en étant éliminé lors d'un accrochage au départ. Curieusement, c'est alors que sa saison bascule car Hülkenberg va prendre l'ascendant sur lui au cours de la deuxième partie du championnat. Paul sombre alors dans l'anonymat du milieu du peloton. Il réalise tout de même un superbe week-end dans les rues de Singapour: parti sixième, il finit à la quatrième place devant des voitures plus rapides que la sienne comme la Mercedes de Nico Rosberg ou les deux Ferrari. Mais en tout fin d'année, Hülkenberg l'éclipse définitivement en menant plus de la moitié de la course au Brésil... tandis que Paul finit dans le mur. Au classement final, il a inscrit 46 points contre 63 à son équipier. Aussi, lorsque Michael Schumacher quitte Mercedes à la fin de l'année, nul ne songe à lui pour remplacer le septuple champion du monde. Vijay Mallya lui garde néanmoins sa confiance pour 2013. Hülkenberg partant chez Sauber, son nouvel équipier est... le revenant Adrian Sutil.

La nouvelle VJM06 est plus performante que sa devancière et menace même les nouvelles McLaren-Mercedes, complétement ratées. Paul parvient à dominer Sutil et fait preuve en début d'année d'une grande régularité puisqu'il inscrit des points sept fois lors des huit premières manches. Il se fait particulièrement remarquer à Bahreïn où il finit quatrième après avoir longtemps occupé une place sur le podium. A Silverstone, il brise le signe indien en terminant la course au neuvième rang. Mais comme en 2012, cette course marque un point de rupture dans son parcours. Non que Sutil devienne plus menaçant, mais tout simplement la Force India souffre d'un manque de développement et va peu à peu dégringoler dans la hiérarchie. Peut-être énervé par cette situation, il devient maladroit. A la fin de l'été, lui naguère si prudent connait une terrible série de cinq abandons consécutifs, dont quatre sur accrochages ou accidents ! Le plus absurde survient peut-être à Monza où il entre en collision avec Romain Grosjean dès la seconde chicane... Une huitième place en Inde, puis une sixième position à Abou Dhabi, n'effacent guère un bilan somme toute médiocre. Paul a inscrit 48 points... dont les trois quarts lors des huit premières courses ! Heureusement pour lui, Sutil n'a pas fait mieux. En cette fin 2013, une grave pénurie de capitaux frappe la Formule 1. Force India, comme les autres équipes, a besoin de liquidités, donc de pilotes payants. Par chance pour Vijay Mallya, il s'en trouve un sur le marché, qui plus est très talentueux: Sergio Pérez. De plus, déçu par Sauber, l'excellent Nico Hülkenberg désire revenir dans l'équipe. Paul n'apporte pas d'argent à son patron, et s'il a démontré au cours de ces trois dernières saisons qu'il était un bon pilote, il n'a pas non plus ébloui les observateurs. Or la Formule 1 des années 2010 n'est intéressée que par les petits génies et les porteurs de mallettes. Pour ne rien arranger, il se dit que son mauvais caractère aurait fini par lasser le personnel de Force India...

L'après-F1

Paul quitte donc la Formule 1 fin 2013. Pilote très honnête, sa carrière aurait pu prendre une autre voie à une époque économiquement plus sereine. Heureusement pour lui, Mercedes n'abandonne pas son protégé. Celui-ci fait donc, faute de mieux, son retour en DTM en 2014 pour le compte de la marque à l'étoile. Il pilote un coupé Classe C pour le compte de l'équipe officielle HWA. Pour son retour, il montre des flashes de brillance, profitant de certaines courses pour se classer dans les points. Cependant, la régularité lui fait défaut, et il ne réussit pas à se battre pour les premières places du championnat qu'il termine à la quinzième place sans aucun podium.

Après une année 2014 consacrée à l'adaptation, l'Écossais espère retrouver les sommets. La performance de la Mercedes AMG C63 DTM, bien que compétitive, n'a pas toujours été suffisante pour rivaliser avec les meilleures voitures du plateau. Avec seulement trois podiums, il termine la saison à la huitième place du championnat, un résultat honorable mais en deçà de ses espérances.

Après une année 2015 en demi-teinte, Paul retrouve les sommets de la catégorie, en remportant la victoire dès la première course de la saison 2016 à Hockenheim. Ce succès, le premier depuis six ans démontre qu'il a retrouvé toutes ses capacités. Tout au long de la saison, il livre des courses solides et régulières, se plaçant régulièrement dans les points et va encore monter trois fois sur le podium. Finalement, il terminé la saison à une excellente cinquième place, un résultat qui témoigne de son retour au premier plan.

En 2017, Paul reste en DTM, mais il devient également pilote de réserve et de développement chez Williams. Il remporte une nouvelle fois une seule victoire cette saison lors de la première course sur le Hungaroring. Un mois plus tard, sur ce même circuit, Felipe Massa, souffrant de vertiges, déclare forfait pour la course après la séance d'essai du samedi matin. Paul le remplace au pied levé et monte dans la voiture pour les qualifications sur une F1 qu'il n'a jamais pilotée. Il réalise le dix-neuvième et avant-dernier temps et abandonne en fin de course à cause d'une fuite d'huile. De retour en DTM, il décroche deux deuxièmes places sur le Nürburgring mais ne se classe que onzième au championnat.

Paul commence sa saison 2018 en endurance avec l'écurie United Autosports, au volant d'une Ligier JS P217. Il termine quatrième du classement général aux 24 Heures de Daytona, puis cinquième des 12 Heures de Sebring. Il se consacre ensuite prioritairement au championnat DTM, qui marque la dernière année d'engagement officiel de Mercedes dans cette discipline. Au volant de la Mercedes-AMG C63 DTM, il s'impose dès le mois de juin sur le circuit du Hungaroring. Grâce à sa régularité et aux podiums obtenus à Zandvoort et à Misano, il prend la tête du classement général au milieu de l'été. En juin, il dispute les 24 Heures du Mans en catégorie LMP2, toujours sous les couleurs d'United Autosports. Alors qu'il se bat pour une place sur le podium de sa catégorie, il est contraint d'abandonner à la 19e heure de course. De retour en DTM, la fin de saison se transforme en un duel intense face à Gary Paffett et René Rast. Lors de l'ultime rendez-vous à Hockenheim, il ne parvient pas à contenir la remontée de ses concurrents et achève le championnat à la troisième place, avec trois victoires et six podiums à son actif. De retour en endurance, il termine l'année par deux deuxièmes places en Asian Le Mans Series.

Sa saison 2019 commence par une victoire lors des 4 Heures de Buriram, en Asian Le Mans Series. En DTM, cette année marque un tournant pour l'Écossais, qui passe chez R-Motorsport, engagé avec des Aston Martin Vantage. Il parvient à marquer des points lors de la manche d'ouverture à Hockenheim, se classant septième. Cependant la suite de la saison est marquée par des problèmes de fiabilité moteur récurrents et un manque de rythme en course, ce qui le relègue au seizième rang du championnat. En endurance, il poursuit sa collaboration fructueuse avec United Autosports. En juin, il prend le départ des 24 Heures du Mans au volant d'une Ligier JS P217 engagée en catégorie LMP2. Avec Phil Hanson et Filipe Albuquerque, il réalise une prestation constante et se classe quatrième de sa catégorie.

Dès le mois de septembre, il s'engage en catégorie LMP2 pour la saison 2019-2020 du Championnat du monde d'endurance. Au volant de l'ORECA 07, les performances de l'équipage progressent rapidement, avec notamment une place sur le podium lors des 4 Heures de Shanghai. En décembre, il remporte les 8 Heures de Bahreïn, signant ainsi sa première victoire mondiale dans cette catégorie. Ce succès propulse l'écurie parmi les prétendants au titre. En 2020, son équipe domine quasiment sans partage la catégorie LMP2. En septembre, lors des 24 Heures du Mans, le trio se classe cinquième, mais remporte la catégorie LMP2, une performance qui couronne une série de quatre victoires consécutives. Ce succès permet à Phil Hanson et à Filipe Albuquerque de décrocher le titre de champions du monde LMP2, tandis que Paul se classe deuxième, n'ayant pas participé à l'une des manches.

En 2021, il est engagé en tant que pilote de développement pour le programme Peugeot Hypercar. Il consacre une grande partie de son calendrier à des séances d'essais privés pour mettre au point le futur prototype de la marque française. Il participe également aux 24 Heures du Mans dans la catégorie LMP2, terminant quatrième de la catégorie. L'année suivante, il commence par remporter le titre de l'Asian Le Mans Series avec United Autosports, après avoir dominé l'intégralité des quatre courses disputées à Dubaï et Abou Dhabi. En juillet, lors des 6 Heures de Monza, il fait ses premiers tours de roue en compétition avec la Peugeot 9X8 dans la catégorie reine, Hypercar.

En 2023, Paul dispute l'intégralité de la saison WEC avec l'équipe Peugeot Sport. La campagne est marquée par une progression constante de la fiabilité de la 9X8. Après une huitième place lors des 24 Heures du Mans, il monte sur son premier podium en catégorie Hypercar lors des 6 Heures de Monza, en terminant troisième. En parallèle, il participe à l'European Le Mans Series en catégorie LMP2 Pro-Am avec United Autosports. Il conserve les mêmes engagements en 2024, mais les résultats ne sont pas brillants. En 2025, il poursuit avec Peugeot dans la catégorie Hypercar et monte sur la deuxième marche du podium lors des 6 Heures de Fuji. Parallèlement, il participe au championnat IMSA avec United Autosports.