Поль Синьяк родился 11 ноября 1863 году в Париже.
В 1882 в Париже и Бретани начал писать картины под влиянием импрессионистов, главным образом Моне. В 1884 участвует в создании «Общества независимых художников», где он и познакомился с Жоржем Сёра, с которым в 1889 разработал живописную технику пуантилизма, хотя уже на последней выставке импрессионистов его картины отражали эстетику дивизионизма.
В 1899 опубликовал работу «От Эжена Делакруа до неоимпрессионизма», она стала сводом правил художников нового направления.
Уже при жизни художник был признанным классиком. В 1911 он был награждён Орденом Почётного легиона.
Умер 15 августа 1935 года в Париже, похоронен на кладбище Пер-Лашез.