Walker là con trai của Cheryl (nhũ danh Crabtree), một người mẫu thời trang, và ông Paul William Walker III, một nhà thầu trong lĩnh vực thoát nước kiêm võ sĩ quyền Anh hai lần vô địch giải Golden Gloves.[6] Anh sinh tại Glendale, California.[7][8] Tổ tiên của anh hầu hết là người Anh, cũng có một số là người Đức và còn có thể có người Ireland nữa. Ông nội anh là một võ sĩ quyền Anh chuyên nghiệp, có ông bà là những người dân nhập cư từ nước Anh.[9][10][11] Một trong số những người ông của Walker tham gia đua xe máy cho hãng Ford hồi thập niên 1960.[6] Là con cả trong gia đình có năm anh chị em, Walker được nuôi dạy chủ yếu trong cộng đồng địa phương Sunland thuộc Los Angeles và học trung học tại San Fernando Valley, tốt nghiệp trường Village Christian School ở Sun Valley năm 1991.[12][13] Anh là thành viên của Giáo hội các Thánh hữu Ngày sau của Chúa Giê-su Ki-tô.[7] Sau khi tốt nghiệp trung học, Walker theo học tại một số trường cao đẳng cộng đồng ở miền nam California, chuyên về sinh học hải dương.[14]