Naissance à Münchenbuchsee, près de Berne, en 1879, dans une famille de musiciens. Admis en 1900 à l'Académie de Munich, dans la classe de Franz von Stuck, où il côtoie Vassily Kandinsky. Il rejoint le cercle Der Blaue Reiter au début des années 1910.

Voyage décisif en Tunisie en avril 1914 avec August Macke et Louis Moilliet, où Klee découvre la couleur qu'il dit désormais posséder pour toujours. Professeur au Bauhaus de 1921 à 1931, à Weimar puis à Dessau, il y théorise les rapports entre couleur, forme et ligne.

Nommé à l'Académie de Düsseldorf en 1931, il en est chassé par les nazis dès 1933 ; son œuvre est qualifiée d'« art dégénéré », dix-sept tableaux exposés en 1937 et une centaine saisis dans les collections publiques allemandes. Exilé en Suisse, atteint de sclérodermie dès 1935, il reste prolifique jusqu'à sa mort à Muralto, près de Locarno, le 29 juin 1940.