Entré dans l’armée de l’air à la fin des années 1920, il est notamment en poste en Allemagne et assiste à la montée en puissance de la Luftwaffe grâce à ses liens privilégiés avec Göring. Après avoir combattu lors de la campagne de France en 1940, il sert un temps le régime de Vichy, avant de reprendre le combat aux côtés des Alliés. Après la guerre, il alterne les responsabilités en états-majors – le plus souvent au sein de l’OTAN – les affectations dans des représentations diplomatiques et les postes en cabinet ministériel. Il suit ainsi de près les questions de défense européenne et celles relatives à l’Alliance atlantique avant d’être nommé chef d’état-major de l’armée de l’air en 1960. Après avoir quitté l’armée en 1963, Paul Stehlin entame une carrière dans l’industrie puis se lance, en 1968, avec fracas en politique en s’opposant aux choix de défense du général de Gaulle. En 1974, une note qu’il rédige à l’intention du président Giscard d’Estaing enflamme le monde politique français et donne naissance au « scandale Stehlin ». Abandonné par la majorité de ses soutiens politiques, le général doit démissionner.