Paul Dano protagoniza junto a Daniel Radcliffe la película SWISS ARMY MAN, dirigida por Dan Kwan y Daniel Scheinert. Dano encarna a Hank, un hombre sin esperanza varado en medio de la nada que descubre un misterioso cadáver. Juntos, se embarcan en un viaje épico para volver a casa. Cuando Hank se da cuenta de que el cuerpo es la clave de su supervivencia, este hombre que quiso suicidarse, se ve obligado a convencer a un cadáver que merece la pena vivir. La película se estrenó en el Festival de Sundance de 2016 y A24 la estrenó el 24 de junio de 2016.

Más recientemente, Dano ha actuado en la miniserie dramática de televisión de la BBC, GUERRA Y PAZ, dirigida por Tom Harper. La historia, basada en la novela del escritor ruso León Tolstoi, abarcaba los acontecimientos que rodean la invasión francesa de Rusia visto a través de los ojos de cinco familias rusas. Dano interpretó el personaje de Pierre Bezukhov -un hombre que, tras recibir una herencia considerable- pasaba de ser un joven anodino al soltero de oro del Imperio Ruso, y se veía atrapado en un triángulo amoroso entre Natasha Rostova (Lily James) y Andrei Bolkonsky (James Norton). La serie se estrenó en la BBC, A&E y en The History Channel en enero de 2016.

En 2015, Dano ganó el Gotham Independent Film Award al "Mejor Actor" por su aclamada interpretación de Brian Wilson, el compositor y músico de los Beach Boys, en la película LOVE & MERCY. Su interpretación también le valió nominaciones al Globo de Oro y al Premio Independent Spirit Film. Dirigida por Bill Pohlad, la película estaba protagonizada por Elizabeth Banks y John Cusack y la estrenó Roadside Attractions en junio de 2015.

También en 2015, Dano protagonizó la película de Fox Searchlight LA JUVENTUD, escrita y dirigida por Paolo Sorrentino (La gran belleza) y nominada a la Palma de Oro del Festival de Cine Internacional de Cannes. La película relata la historia del compositor retirado Fred Ballinger (Michael Caine) y del director Mick Boyle (Harvey Keitel) durante unas vacaciones en Suiza. Dano interpretó al joven actor Jimmy Tree, de vacaciones en el complejo de vacaciones en busca de un nuevo comienzo.

En 2013, Dano apareció en 12 AÑOS DE ESCLAVITUD junto a Michael Fassbender y Chiwetel Ejiofor. La película de Steve McQueen, aclamada por la crítica, ganó el Oscar, el BAFTA y un Globo de Oro. Dano interpretó al irascible propietario de esclavos, John Tibeats. También en 2013, Dano actuó en PRISIONEROS de Warner Brothers. La película, dirigida por Denis Villeneuve, contó también con Hugh Jackman, Jake Gyllenhaal y Terrence Howard. Dano encarnó a Alex Jones en una escalofriante interpretación de un perturbado con el coeficiente intelectual de un niño que es sospechoso de secuestrar a dos niñas pequeñas.

En 2012, Dano protagonizó en la película de ciencia ficción y acción de Sony, LOOPER: ASESINOS DEL FUTURO, dirigida por Rian Johnson y junto a Bruce Willis, Joseph Gordon-Levitt y Emily Blunt. Dano también protagonizó y fue productor ejecutivo de la comedia dramática de fantasía de Fox Searchlight titulada RUBY, LA CHICA DE MIS SUEÑOS, dirigida por Jonathan Dayton y Valerie Faris y escrita por Zoe Kazan y también protagonizada por Zoe Kazan y Chris Messina. RUBY, LA CHICA DE MIS SUEÑOS cuenta la historia de un novelista que lucha contra el bloqueo del escritor (Dano) y que crea un personaje femenino que se convierte en una persona de verdad (Kazan).

En el mismo año, Dano interpretó a Nick Flynn en el drama de Focus Features, VIVIENDO COMO UN FLYNN, dirigida por Paul Weitz, y junto a Robert De Niro, Julianne Moore y Olivia Thirlby. VIVIENDO COMO UN FLYNN de cuenta la historia de un hombre (Dano) que se reencuentra con su padre (De Niro), un estafador y supuesto poeta, en el albergue de personas sin hogar de Boston donde está trabajando.

En 2010, Dano actuó en el aclamado western dramático de Oscilloscope Picture, EL ATAJO DE MEEK, dirigido por Kelly Reichardt, que relata la historia de los colonos que viajan por el desierto de Oregón en 1845 y que se quedan tirados en condiciones muy duras.

En 2009, Dano prestó su voz al personaje de Alexander en DONDE VIVEN LOS MONSTRUOS, la película de Warner Brothers y Spike Jonze aclamado por la crítica y nominada al Globo de Oro.

En 2007, Dano fue nominado a un BAFTA en la categoría de "Mejor Actor de Reparto" por su interpretación de los hermanos gemelos idénticos Paul y Eli Sunday en POZOS DE AMBICIÓN, la película de Paul Thomas Anderson nominada al Oscar y protagonizada por Daniel Day-Lewis.

En 2006, Dano ganó un premio Critics Choice al "Mejor Actor Joven" por su papel del hermano voluntariamente mudo, Dwayne, en PEQUEÑA MISS SUNSHINE de Fox Searchlight. La película, aclamada por la crítica y nominada al Premio de la Academia, la dirigieron Jonathan Dayton y Valerie Faris, y la protagonizaron Abigail Breslin, Steve Carell, Greg Kinnear, Alan Arkin y Toni Collette.

En 2005, Dano actuó en LA BALADA DE JACK Y ROSE de IFC Films, dirigida por Rebecca Miller y junto a Camilla Belle y Daniel Day-Lewis. La película narra la historia de un padre y una hija que viven en lo que queda de una comunidad hippie en una isla de la Costa Este.

La primera película importante de Dano la hizo a los diecisiete años, cuando interpretó el papel de Howie Blitzer en L.I.E. (LONG ISLAND EXPRESSWAY), que le valió el Premio Independent Spirit a la "Mejor Interpretación Novel" y el Premio al "Mejor Actor" de la Semana de los Directores. L.I.E. (LONG ISLAND EXPRESSWAY) narra la historia de un chico de 15 años de Long Island que lo pierde todo y se implica en una relación con un hombre mayor.

Otras películas de Dano incluyen FOR ELLEN, NOCHE Y DÍA, THE EXTRA MAN, THE GOOD HEART (UN BUEN CORAZÓN), GIGANTIC, COWBOYS & ALIENS, DESTINO: WOODSTOCK, LA VECINA DE AL LADO, FAST FOOD NATION, THE KING, LA BALANDA DE JACK Y ROSE y VIDAS AJENAS.

En 2007, Dano actuó en el debut de Ethan Hawke como director de "Things We Want" en el off-Broadway, junto a Peter Dinklage, Josh Hamilton y Zoe Kazan.

Actualmente Paul Dano reside en Nueva York.