Figlio del matematico e uomo politico francese Paul Painlevé. Laureato in medicina, partecipò attivamente al movimento d'avanguardia cinematografica dedicandosi poi alla cinematografia scientifica. Fondatore e direttore dell'Institut du cinéma scientifique, ha realizzato moltissimi documentari divulgativi, caratterizzati da notevole contrappunto fra immagini e suoni.
Filmografia L'œuf d'épinoche : de la fécondation à l'éclosion, (1927) La Pieuvre - La piovra, (1928) La Daphnie - La dafne, (1929) Hyas et stenorinques, (1929) Les Oursins, (1929) Bernard-l'hermite, (1930) Les Crabes - I granchi, (1930) Ruptures de fibres, (1931) Électrophorèse de nitrate d'argent - Elettroforesi del nitrato d'argento, (1932) L'Hippocampe - L'ippocampo, (1934) Corèthre, (1935) Barbe-Bleue, (1936) Microscopie à bord d'un bateau de pêche - Microscopia a bordo di un battello di pesca, (1936) Images mathématiques de la quatrième dimension - Immagini matematiche in 4 dimensioni, (1937) Voyage dans le ciel - Viaggio nel cielo, (1937) Solutions françaises, (1939) Le Vampire - Il vampiro, (1945) Jeux d'enfants, (1946) Assassins d'eau douce - Assassini d'acqua dolce, (1947) Notre planète la Terre - Il nostro pianeta Terra, (1947) Pasteur, (1947) La Chirurgie correctrice - La chirurgia correttrice, (1948) Écriture de la danse, (1948) Les Alpes - Le Alpi, (1958) L'Astérie - L'asteria, (1958) Les Oursins, (1958) Comment naissent les méduses - Come nascono le meduse, (1960) Les Danseuses de mer, (1960) Amours de la pieuvre, (1965) Acera ou Le bal des sorcières, (1972)
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