Carriera
Nel 1984 è fondatore del gruppo musicale Ladri di Biciclette (in omaggio all'omonimo film di Vittorio De Sica), rimanendone il leader fino al 1991, quando sceglie la carriera da solista. Come membro dei Ladri di Biciclette, nel 1989 partecipa al Festival di Sanremo (ritornandovi nel 1991 e nel 2009), vince il Festivalbar con Dr.Jazz e Mr. Funk e nel 1990 con Francesco Baccini grazie alla canzone Sotto questo sole e il Telegatto per il gruppo rivelazione dell'anno.
È tifoso della Juventus e nel 2007 ha interpretato Juve (storia di un grande amore), inno usato dalla stessa squadra di calcio a partire da quell'anno.
Nel 2009 partecipa per la terza volta al Festival di Sanremo in trio con Pupo ed Youssou N'Dour con la canzone L'opportunità.

Carriera televisiva
Paolo Belli è dal 2005 co-conduttore di due programmi televisivi del sabato sera di Rai 1, Torno Sabato (condotto da Giorgio Panariello, dal 2000 al 2003) e Ballando con le stelle (condotto da Milly Carlucci), nei quali cura anche le sigle. Ha cantato numerose canzoni per il Giro d'Italia. Una delle sue canzoni è Faccio festa, scritta da Vittorio Sessa Vitali e Corrado Castellari.
Il 19 febbraio 2011 è stato ospite della serata finale del 61° Festival di Sanremo insieme a Milly Carlucci e ai maestri di ballo di Ballando con le stelle.
Il 6 giugno 2011 partecipa al Premio Barocco in diretta da Gallipoli e condotto da Fabrizio Frizzi.
Nel 2012 segue Milly Carlucci nello spin-off di Ballando con le stelle, Ballando con te, come co-conduttore con Ria Antoniou.
Nel 2013 co-conduce Ballando con le stelle 9 e Telethon al fianco di Fabrizio Frizzi.

Discografia
Con i Ladri di Biciclette
Ladri di Biciclette (1989)
Figli di un DO minore (1991)

Da solista
Paolo Belli & Rhythm Machine (1993)
Solo (1994)
Negro (1997)
A me mi piace... lo swing (1999) live
Belli dentro (2000)
Belli... e pupe (2001)
I+Belli di... Paolo (2003)
Sorridi... e va avanti (2003)
Belli... in smoking (2005)
Più Belli di così (2006)
20 anni (2009)
Giovani e Belli (2011)
Sangue Blues (2013)

Singoli
Ladri di Biciclette (1989)
Dr Jazz e Mr.Funk (1989)
Sotto questo sole con Francesco Baccini (1990)
Juve (storia di un grande amore) (2007)
Io sono un gigolò (2008)
L'opportunità con Pupo ed Youssou N'Dour (2009)
Una piccola bestia di razza di cane (2009)
Storie con il Trio Medusa (2011)
Faccio festa (2011) - Sigla della trasmissione del Giro d'Italia 2011

Programmi TV
Torno sabato (2000 - 2003), co-conduttore - Programma - Rai Uno
Ballando con le stelle (2005 -in corso), co-conduttore - Talent show - Rai Uno
Telethon (2006-in corso)
Concerto del Primo Maggio (2009-in corso)
Non sparate sul pianista (2011-2012), concorrente
Ballando con te (2012)