Nacida en 1995, Paula Beer protagonizó Poll (2010), dirigida por Chris Kraus, cuando tenía 14 años, por la que fue galardonada con el Premio Bávaro del Cine a la Mejor Actriz Revelación. A continuación siguió tomando clases de actuación al tiempo que acababa sus estudios. Ingresó en la Escuela Guildhall de Música y Arte Dramático de Londres.

En 2012 trabajó en Der Geschmark von Apfelkernen, de Vivian Naefe, y en Ludwig II, de Peter Sehr y Marie Noëlle. Dos años después tuvo papeles en Diplomacia, de Volker Schlöndorff, y en El valle oscuro, de Andreas Prochaska, por la que fue nominada al Premio Austríaco a la Mejor Actriz. Le siguieron el telefilm Pampa Blues (2015), de Kai Wessel, y 4 Könige, de Theresa con Eltz, antes de obtener el papel protagonista en la película Frantz (2016), de François Ozon.

El largometraje la catapultó a la fama internacional al ganar el Premio a la Mejor Intérprete Joven en el Festival de Venecia, además de ser nominada a la Mejor Actriz Revelación en los premios César de Francia y en los premios Lumière, y al Premio a la Mejor Actriz en la Gala del Cine Europeo.

Otras películas suyas son La sombra del pasado (2018), de Florian Henckel von Donnersmark, y El canto del lobo (2019), de Antonin Baudry. Para televisión protagonizó la miniserie Bad Banks (2019), dirigida por Christian Schwochow y Christian Zübert, por la que fue nominada al Premio a la Mejor Actriz de la Televisión Alemana y a la Cámara de Oro, entre otros, además de ganar el Bambi a la Mejor Actriz.

ONDINA es su segunda colaboración con Christian Petzold después de En tránsito (2018). El Festival de Cine de Berlín le otorgó el Oso de Plata a la Mejor Interpretación Femenina.