Paolo Nespoli nasce a Milano nel 1957 e cresce a Verano Brianza dove vivono i genitori.
Alla fine del Liceo Scientifico parte per il servizio militare di leva con L’Esercito Italiano dove rimane diventando istruttore di paracadutismo e poi come Incursore (è attualmente Ufficiale della Riserva con il grado do Maggiore). Dal 1982 al 1984 è in Libano con la Forza Multinazionale di Pace e al ritorno dalla missione decide di ritornare a perseguire il suo sogno di bambino: fare l’astronauta.
Si iscrive alla Polytechnic University di New York e ottiene una laurea in Ingegneria Aerospaziale e un Master in Aeronautica e Astronautica.
Quindi lavora in Italia in un laboratorio di ricerca e sviluppo e nel 1991 è assunto dall’ESA (European Space Agency), dove per i primi sei anni si occupa della preparazione e della formazione degli astronauti e dei sistemi informatici di supporto alle missioni spaziali.
Nel 1998 è selezionato come astronauta e viene inviato a Houston al Johnson Space Center della NASA dove ottiene la qualifica di Specialista di Missione e Ingegnere di Bordo per volare sullo Space Shuttle e la Stazione Spaziale Internazionale.
Alla fine del 2007 compie il suo primo viaggio nello spazio di 15 giorni a bordo dello Space Shuttle Discovery STS-120.
Nel novembre 2008 viene assegnato alla Spedizione 26/27, una missione di lunga durata dell’Agenzia Spaziale Europea sulla Stazione Spaziale Internazionale. La missione parte nel dicembre 2010 da Baikonur, in Kazakhistan, su navicella spaziale russa Soyuz TMA-20 e termina nel maggio 2011 dopo 159 giorni in orbita.
Nel luglio del 2015 è assegnato dall’Agenzia Spaziale Italiana ad una seconda missione di lunga durata sulla Stazione Spaziale Internazionale, la Spedizione 52/53, prevista tra maggio e novembre 2017.
Correntemente è impegnato nella preparazione per la missione dividendo il suo tempo tra la National Aeronautics Space Administration a Houston negli Stati Uniti, il Gagarin Cosmonaut Training Centre in StarCity Russia, l’European Astronaut Centre a Colonia in Germania, l’Agenzia Spaziale Italiana a Roma in Italia e il Japan Aerospace Exploration Agency a Tsukuba in Giappone.