Paul Thyness gjorde en betydelig innsats i norsk politikk, både i Høyres partiapparat og på Stortinget, og han tjenestegjorde siden i FN-systemet. Hans brede politiske interesser har hatt sine tyngdepunkter i konservativ ideologi, kulturspørsmål og utenriks- og sikkerhetspolitikk.
Thyness tok examen artium på Frogner skole i Oslo 1948 og studerte deretter statsvitenskap og historie ved Universitetet i Oslo, hvor han ble magister og cand.philol. 1955. Som student var han aktiv i Den Konservative Studenterforening (formann høsten 1953) og Det Norske Studentersamfund, og han vakte oppsikt med artikler i studentbladet Minerva, der han bl.a. tok til orde for et tradisjonsbasert konservativt idégrunnlag i Høyre, i strid med den næringsliberalisme som også den gang dominerte i partiet. Dermed ble han forløper for den nykonservative strømning som skulle prege Høyre i det neste tiår. Studietiden gav ham også yrkeserfaring i journalistikk (Morgenbladet) og ungdomsarbeid.
1956 ble han ansatt som utredningsleder i Høyres Hovedorganisasjon. Dermed ble han også sekretær for Høyres programkomité under John Lyngs ledelse. Det innledet et nært samarbeid med den senere høyrelederen, også under Lyngs tid som gruppeleder i Stortinget (1958–65), med Thyness som gruppesekretær (1961–65). Da Lyng dannet regjering høsten 1963, ble Thyness hans høyre hånd som statssekretær, med bl.a. hovedansvar for å utarbeide den viktige regjeringserklæringen.
1965 ble Paul Thyness innvalgt på Stortinget fra Oslo og fikk sete i Forsvarskomiteen, hvor han var viseformann 1966–73. I årene 1973–80 satt han i Utenrikskomiteen som dens sekretær og “Høyres arbeidende medlem” (som Kåre Willoch pleide å si). Hans store arbeidskraft, innsikt og sikre form ble høyt vurdert også i andre partier, og offentlig markerte han seg som en dreven og kyndig debattant. Han fikk også oppdrag i offentlig utredningsarbeid.
I denne tiden var han Høyres førstetalsmann i forsvars- og utenrikssaker. Våren 1973, da Høyres gruppe var innstilt på å støtte mistillitsforslaget mot regjeringen Korvald i den såkalte Crotale-saken (om anskaffelse av et rakettsystem for forsvar av norske flyplasser), greide Thyness å snu gruppen, så den stemte imot og Korvald ble sittende. Siden ble det henvist til “Thyness' lov”: Det norske folk ønsker ikke andre regjeringskriser enn dem det selv fremkaller.
Thyness ble medlem av Den nordatlantiske forsamling (NATOs parlamentarikerforum) allerede 1969. Der fikk han en sterk posisjon som formann i Militærkomiteen 1974–77 og som forsamlingens president 1978–80. Sitt internasjonale engasjement utfoldet han også som styreformann i Norsk Utenrikspolitisk Institutt 1972–78 (og igjen 1988–92) og som president i Nordmannsforbundet 1975–80.
1980 fikk Thyness tilbud om å bli assisterende generalsekretær i FNs Utviklingsfond (UNDP) i New York. Han takket ja og fortsatte i tjenesten til 1988. Hans avdeling hadde ansvaret for utallige mindre hjelpeprosjekter i de minst utviklede land, og for FNs fredskorps. Thyness fikk ry som en meget innsiktsfull og ryddig administrator. Da han kom tilbake til Norge, fikk han bruke sin kompetanse i CARE, en av verdens største private organisasjoner for utviklingshjelp – som norsk formann 1992–95, som medlem av CAREs internasjonale styre fra 1991 og som dets president 1994–96. I årene 1992–98 var han formann i Norges Banks representantskap og 1992–2000 viseformann i Nationaltheatrets bedriftsforsamling.
Thyness' magisteravhandling fra 1955, Edmund Burkes politiske filosofi, utkom som bok 1967, og han har dessuten skrevet en lang rekke artikler og essays om politiske og historiske emner, bl.a. som flittig bidragsyter til Norsk biografisk leksikon. 2004 ble han tildelt C. J. Hambros pris.