Figlio di due insegnanti di lettere che hanno abbandonato il lavoro per dedicarsi all'istruzione dei due figli (Christopher e Angela Paolini), è nato il 17 novembre del 1983 nel sud della California. Vive in Montana nella Paradise Valley, una zona selvaggia lungo il fiume Yellowstone. Non ha frequentato una scuola, ma sono stati i genitori a istruirlo . Incoraggiato anche da loro, scrisse Eragon, suo romanzo d'esordio, ad appena quindici anni nel 1999, spinto dalla sua grande passione per la letteratura fantasy. Ha impiegato un anno a terminare la prima stesura e un altro anno per rivederlo.
Il libro fu pubblicato a spese dei genitori nel 2002. Carl Hiaasen, giallista americano, scoprì il libro in una piccola libreria del Montana e lo propose al suo editore Alfred A. Knopf. Eragon arrivò in vetta alle classifiche dei best-seller pubblicata dal New York Times. Ha venduto oltre un milione di copie in soli sei mesi nel 2003, è rimasto per 87 settimane consecutive nella classifica dei bestsellers del The New York Times e per 21 mesi consecutivi nella lista dei bestsellers per giovani e adulti del Publisher’s Weekly. Nel 2005 fu pubblicato il seguito di Eragon, Eldest. Nel 2008 uscì il terzo libro del ciclo, Brisingr, e l'8 novembre 2011 il quarto e ultimo libro, Inheritance. Le opere di Paolini, al 2012, sono state tradotte in quarantanove lingue.
Paolini ha dichiarato di avere origini italiane, da parte del nonno paterno, e di aver ottenuta la doppia nazionalità insieme alla sorella e alla sua famiglia.
Tra le "muse" di Paolini figurano i lavori di J.R.R. Tolkien, Terry Brooks, E. R. Eddison e il poema epico Beowulf. Paolini ha dichiarato che Eragon è stato ispirato dall'opera di Bruce Coville. Altre influenze letterarie includono David Eddings, Andre Norton, Brian Jacques, Anne McCaffrey, Raymond E. Feist, Mervyn Peake, Ursula K. Le Guin e Frank Herbert. Tra gli autori preferiti: Jane Yolen, Philip Pullman e Garth Nix.