Nach einem Jurastudium in seiner Heimatstadt ging Alexis nach Paris, wo er ein enger Freund von Émile Zola und dessen Familie wurde. In Paris war er für mehrere Zeitungen mit Beiträgen, zum Teil anonym, tätig. Er schrieb unter anderem für die Zeitungen L'Avenir national, La Cloche, Le Cri du peuple, Gil Blas, Le Journal, und Le Voltaire.
Alexis schrieb Romane und Novellen im naturalistischen Stil. Das gilt auch für seine Theaterstücke, von denen er einige mit Oscar Méténier schrieb. Zusammen mit Émile Zola gehörte er zu der Gruppe der sechs. Von Paul Cézanne stammt das Gemälde aus den Jahren 1869/1870 Paul Alexis liest Zola vor, das 2012 in schweizerischem Privatbesitz ist. Henry Céard bezeichnete Paul Alexis als Zolas Schatten.
Naturalisme pas mort: Lettres inédites de Paul Alexis à Emile Zola, 1871–1900. University of Toronto Press, Toronto 1971, ISBN 0-8020-5237-1.
Katharina Schmidt: Ausstellungskatalog: Manet, Zola, Cézanne – das Porträt des modernen Literaten. zur Ausstellung im Kunstmuseum Basel. Hatje Cantz, Ostfildern-Ruit 1999, ISBN 3-7757-0823-5.