A kvantum-elektrodinamika és a kvantum-térelmélet egyik megalapozója. Villamosmérnöknek tanult a Bristoli Egyetemen, majd 1923-ban matematikai fokozatot szerzett. A Cambridge-i St. Johns College-ban lett doktorandusz fizikából, 1926-ban szerzett doktori fokozatot. Kvantummechanikai elméletében egységbe foglalta Werner Heisenberg mátrix-formalizmusát és Erwin Schrödinger hullámmechanikáját. Megalkotta az elektron relativisztikus hullámegyenletét 1928-ban. Az általa bevezetett Dirac-féle hullámegyenlet a kvantumelméletet és a speciális relativitáselméletet egyesítette. Elméletéből következett a pozitron létezése, ezt kísérletileg C.D. Anderson találta meg 1932-ben. Erwin Schrödingerrel megosztva kapta 1933-ban a Nobel-díjat. 1932-től a Cambridge-i egyetem professzora volt 1969-ig, nyugdíjba vonulása után Floridában volt professzor emeritus. Nevéhez számos fogalom fűződik a fizikában, többek között a Dirac-féle delta függvény és a Fermi-Dirac statisztika.