Il nome per esteso di Paolo Orsi, risulta all’anagrafe come Pietro Paolo Giorgio Orsi, nato e morto a Rovereto, in provincia di Trento (Trentino-Alto Adige). Nonostante che il suo nome si sia legato alle innumerevoli scoperte fatte in Sicilia e Calabria, nella prima parte della sua vita studiò e operò in alta Italia.
Nato a Rovereto, come detto, essendo la cittadina facente parte dell’impero Austroungarico, la sua formazione fu mitteleuropea. Dopo gli studi liceali, infatti, si spostò a Vienna dove si iscrisse a corsi di storia antica e archeologia. Successivamente proseguì gli studi all'Università di Padova e poi Roma, dove si laureò. Non soddisfatto, mise a punto la sua formazione da archeologo, specializzandosi con corsi presso la scuola d'arte classica a Bologna, la Reale scuola italiana di Archeologia e quella di paleontologia, ambedue a Roma.

La sua cultura e le sue qualità gli ritagliarono, sin dall’inizio, un ruolo dirigenziale. Dopo una breve esperienza, come professore al liceo di Alatri (Roma), riuscì ad entrare nella direzione generale delle antichità e delle belle arti dopo di chè operò anche alla Biblioteca nazionale centrale di Firenze. Ciononostante, essendo il suo sogno quello di insegnare all’università, partecipò ad un concorso all'Università di Roma (per la cattedra di archeologia). L’esito fu negativo. A questo punto Orsi, come ripiego, proseguì come ispettore statale degli scavi e dei Musei.

La sua vita, però, stava per prendere una nuova felice piega. Avendo già fatto precedentemente un’esperienza sul campo nel Trentino, dove aveva riportato alla luce a Mori la zona preistorica, detta del Colombo, nel 1890, fu mandato per delle ricerche a Siracusa. Velocemente prese conoscenza dell’antica storia e della cultura dei Sicani e dei Siculi, primi abitatori della Sicilia. Forte di queste informazioni, si mise al lavoro per degli scavi nella provincia di Siracusa, ma, più in generale, nell’area dei monti Iblei, nella zona sud-orientale dell’isola.

Oltre alla necropoli di Pantalica (ed altre), individuò  piccoli centri dell'età del Bronzo, Thapsos ma anche antiche polis greche, come Naxos, Casmene e Megara Hyblaea. Con un lavoro duro, Paolo Orsi scoprì necropoli, templi, mura, palazzi, statue, ceramiche e monete.
Dopo tali successi, dal 1900 al 1901, fu nominato Commissario del Museo Nazionale di Napoli. Nel breve tempo, riordinò i reperti contenutivi, creando con essi dieci grandi raccolte di materiali. Ai suoi successori lasciò questo impegno da realizzare.

La sua esperienza sulle aree meridionali e la loro storia, gli valse, nel 1907, la nomina alla Soprintendenza della Calabria, con uffici a Reggio Calabria, dove si trasferì. Qui diede vita al Museo Nazionale della Magna Grecia, operando, con ricerche e scavi, in molte zone calabresi, come Vibo Valentia, Locri, Crotone, Sibari, Rosarno e la stessa Reggio. Molti furono i ritrovamenti, anche in Calabria, riportando alla luce antiche città della Magna Grecia, quali Medma, Krimisa e Kaulon.
Nel 1909, creò con altri la Società Italiana di Archeologia.

Dopo la nomina di un nuovo soprintendente capo, avvenuta nel 1924, Orsi lasciò Reggio per trasferirsi a Siracusa. In questo periodo gli fu offerta una cattedra universitaria (il suo vecchio sogno). Rifiutò, concentrandosi sull’attività pratica. Nella città siciliana, infatti, collaborò alla risistemazione del locale museo archeologico.
La considerazione di cui godeva era tale, che in questo stesso anno, fu nominato senatore del Regno d'Italia.
Sui suoi ritrovamenti in Calabria e Basilicata, fondò, nel 1931, una rivista specifica di storia antica (“Archivio storico per la Calabria e la Lucania”).
Morì a Rovereto nel 1935.

Di lui il suo collega e amico, Enrico Gagliardi, ha scritto: “Dovunque egli è passato, ha lasciato un'orma profonda”. Ed in effetti, per vedere il suo lavoro basta visitare il Museo Archeologico Nazionale della Magna Grecia di Reggio Calabria ed il Museo Archeologico di Siracusa, in cui sono conservati gli innumerevoli reperti da lui scoperti.
Nella sua vita Paolo Orsi scrisse oltre 300 saggi di argomenti diversi, sempre nel campo dell’archeologia. Per tale instancabile opera ottenne il Gran Premio di Archeologia dell'Accademia dei Lincei, tra i massimi riconoscimenti dell’epoca.
Il Museo archeologico di Siracusa oggi porta il suo nome.