Paolo De Natale consegue la laurea in Fisica, con lode, all’Università di Napoli nel 1987 e dal 1988 al 1996 lavora presso il Laboratorio Europeo di Spettroscopia Nonlineare (LENS) dell’Università di Firenze. Nel 1993 consegue, con lode, la Specializzazione in Ottica presso l’Università di Firenze e, dal 1996, svolge la propria attività di ricerca presso l’Istituto Nazionale di Ottica Applicata (INOA) di Firenze.
Dal 2001 al Gennaio 2007 dirige la sezione INOA di Pozzuoli (Napoli).
Nel 2002 vince un concorso per Dirigente di Ricerca presso l’Istituto Nazionale di Ottica Applicata.
Dal 2002 al 2005 è membro del Collegio Scientifico del Gruppo Nazionale di Vulcanologia (GNV) dell’INGV.
Dal 2002 al 2005 è membro del Consiglio Scientifico del Centro di Competenza della Regione Campania, dal titolo Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale (AMRA), in qualità di Responsabile della Sezione Tematica Sviluppo Sensori.
Nello stesso periodo (2002-2005) è membro del Consiglio Tecnico Amministrativo del Centro di Competenza AMRA, in rappresentanza dell’Istituto Nazionale di Ottica Applicata.
Dal Luglio 2005, successivamente alla confluenza degli Enti INFM ed INOA nel nuovo CNR, ed in seguito alla trasformazione del Centro di Competenza-Regione Campania-AMRA in Società Consortile a Responsabilità Limitata (AMRA Scarl), riceve dal Presidente del CNR la nomina a consigliere di amministrazione di tale Società.
Ha svolto attività didattica sia come professore a contratto presso l’Università di Firenze che in corsi tenuti nell’ambito del Programma Operativo Nazionale PON-Formazione. È stato relatore di numerose tesi di laurea e di dottorato, tutor di studenti provenienti da istituzioni europee di formazione e ha tenuto lezioni presso scuole internazionali.
Ha coordinato numerosi progetti di ricerca, in ambito nazionale ed internazionale.
Dal Gennaio 2007 è Responsabile dell’INOA-CNR.