Chambers trabajó junto a músicos como Miles Davis, Sonny Rollins, John Coltrane, Cannonball Adderley, Donald Byrd, Bud Powell y Freddie Hubbard.

Entre 1954 y 1955 adquirió un gran prestigio al tocar con músicos como Benny Green, Quinichette, George Wallington, J. J. Johnson o Kai Winding.

En 1955 entró a formar parte del quinteto de Miles Davis, donde se mantendría hasta 1963 y donde grabó álbumes para la historia como Kind of Blue.

A lo largo de su vida Paul Chambers desarrolló adicciones al alcohol y la heroína.

Cannonball Adderley Nat Adderley Toshiko Akiyoshi Lorez Alexandria Chet Baker Tina Brooks Kenny Burrell Donald Byrd Sonny Clark Jimmy Cleveland John Coltrane Miles Davis Kenny Dorham Kenny Drew Bill Evans Gil Evans Curtis Fuller Red Garland Dexter Gordon Benny Golson Bennie Green Grant Green Johnny Griffin Herbie Hancock Barry Harris Joe Henderson Freddie Hubbard Milt "Bags" Jackson John Jenkins J. J. Johnson Philly Joe Jones Clifford Jordan Wynton Kelly Abbey Lincoln Jackie McLean Blue Mitchell Hank Mobley Thelonious Monk Lee Morgan Wes Montgomery Oliver Nelson Phineas Newborn, Jr.