Fill d’un militar republicà afusellat el 1937, s’exilià a França amb la seva família el 1939. Estudià arquitectura (1951-63) a l’Escola Nacional Superior de Belles Arts de París. Professionalment, però, a partir del 1955, es dedicà a la moda amb el disseny de bosses, sabates i vestits. El 1962 començà a treballar per a firmes com Balenciaga o Dior. El 1963 fou premiat a la Biennal de París per una escultura habitable exposada al Museu d’Art Modern.
L’any 1966 presentà la seva primera col·lecció, que introduïa materials insòlits en els vestits com ara el paper, el plàstic i metalls diversos, i neix la firma Paco Rabanne. A partir d’aleshores inicià l’expansió dels seus productes mitjançant el prêt-à-porter. Posteriorment, la seva marca incorporà també perfums (en col·laboració amb el grup català Puig, des del 1969), bijuteria, sabates i complements. El 1999 anuncià la seva retirada, bé que la seva empresa continuà el llançament de nous productes.
Fou guardonat amb el títol de cavaller de la Legió d’Honor (1989), amb la Medalla d’Or del mèrit en les belles arts (2000) i amb el Premio Nacional de disseny de moda del govern espanyol (2010).