Настоящее имя Паулины — Екатерина, но в начале своей творческой карьеры актриса сменила его на Паулину, чтобы ее не путали с известной телеведущей. Творческий псевдоним актриса выбрала неслучайно. На древнеримском языке имя Паулина означает «скромная». Так актриса пыталась подчеркнуть основную черту своего характера.
Андреева родилась в Ленинграде, училась в гимназии на Васильевском острове. В детстве родители пытались отдать Паулину на балет, но туда ее не взяли, так как она оказалась слишком высокой. После школы Андреева пошла на факультет журналистики в СПбГУ, но, проучившись два года, уехала в Москву, где поступила в Школу-студию МХАТ. Учась на третьем курсе, Паулина стала играть в постановке Кирилла Серебренникова «Околоноля», а после окончания обучения была принята в труппу МХТ им. А. П. Чехова.
В 2007 году Паулина дебютировала в кино, а известность получила в 2013 году, сыграв певицу Дину в сериале «Оттепель», в котором актриса также исполнила одноименную песню Константина Меладзе. Песня сразу же стала настоящим хитом. Также Андреева сыграла в триллере с элементами эротики «Саранча», в культовом сериале «Метод» и во многих других картинах.
В 2020 году во время самоизоляции в период пандемии Паулина написала свой первый сценарий для сериала «Псих», режиссером которого стал ее муж Федор Бондарчук.
За Бондарчука актриса вышла замуж в 2019 году. Брак пара зарегистрировала в Москве, а торжество отмечала в кругу близких друзей в Санкт-Петербурге. Празднование состоялось без СМИ в Юсуповском дворце на Мойке. Гостям было запрещено выкладывать в Сеть фотографии с торжества. В марте 2021 года Паулина родила сына Ивана.
Оставаться всегда в форме Паулине помогает йога по утрам, а также большое количество потребляемой воды: «Меня это собирает, готовит к дню. В принципе, спорт — важная часть моей жизни. Что еще? Пью много воды! А вот что касается питания, то тут я достаточно распущенна».
Последние несколько недель все только и говорят о том, что Паулина Андреева и Федор Бондарчук то ли на грани развода, то ли уже развелись. По слухам, трещину их отношения дали еще в апреле 2024 года, пара не живет вместе, но продолжает заботиться об общем сыне.
«Федор не изменял Паулине, он до сих пор ее любит. Просто они слишком разные. Паулина — интроверт, ведет достаточно замкнутый образ жизни, не любит шумные компании. А Федор не прочь широко и шумно погулять. Паулина устала от этих бесконечных застолий. Как говорят, вечеринки пошатнули здоровье Федора, она переживала. А он не прислушался. Привык с юности к богемному образу жизни. А Паулина семейная, тихая. Она ушла от Федора еще в апреле. Ну как ушла? Сказала, что хочет развестись, и осталась с сыном Ваней в Питере. А Федор сейчас живет в Москве, но регулярно навещает ребенка», — цитирует