Come scrittore ha esordito nel 2003 con il racconto Fare ordine, vincitore del Premio Subway-Letteratura e inserito l'anno successivo all'interno dell'antologia La qualità dell'aria, curata da Nicola Lagioia e Christian Raimo. Negli anni seguenti ha pubblicato tre raccolte di racconti: Manuale per ragazze di successo (2004), Una cosa piccola che sta per esplodere (2007) e Sofia si veste sempre di nero (2012). Del 2014 è A pesca nelle pozze più profonde, una meditazione sull'arte di scrivere racconti ispirata ai maestri statunitensi della forma breve come Ernest Hemingway, Raymond Carver, Grace Paley e Alice Munro.
Nel 2009 ha vinto il premio Lo Straniero, riconoscimento attribuito dalla rivista Lo Straniero diretta da Goffredo Fofi ad artisti, saggisti, operatori, iniziative culturali e sociali di particolare spessore e generosità, con la seguente motivazione: "Paolo Cognetti, milanese, è tra i giovani scrittori italiani (ha da poco superato i trent'anni) uno dei più attenti a sentire e narrare il disagio delle nuove generazioni e gli anni difficili dell'adolescenza di questi anni, di fronte a un contesto di incerta sostanza e di sicurezza precaria. È anche autore di documentari e inchieste sulla giovane letteratura statunitense, ma sono le sue raccolte di racconti ad aver convinto del suo talento e del suo rigore, e della sua moralità di scrittore vero".[1]
Ha frequentato New York per diversi anni tra il 2004 e il 2016. Dopo una serie di documentari sulla letteratura americana (Scrivere/New York, 2004) ha pubblicato nel 2010 New York è una finestra senza tende, seguito nel 2014 da Tutte le mie preghiere guardano verso ovest, due guide personali alla città di New York. Nel 2015 ha curato l'antologia New York Stories, una raccolta di racconti newyorkesi dei grandi scrittori del Novecento.
L'altro luogo di Cognetti è la montagna, in particolare la Valle d'Aosta, dove ha trascorso le estati d'infanzia ed è tornato dopo i trent'anni. Dai suoi primi eremitaggi è nato un diario, Il ragazzo selvatico, del 2013. Nel 2016 è uscito il suo primo romanzo: Le otto montagne, venduto in 30 paesi ancor prima della pubblicazione[2], con il quale si è aggiudicato il Premio Strega2017[3], il Prix Médicis étranger, l'English Pen Translates Award, il Premio Itas e il Grand Prize del Banff Mountain Book Competition[4]. Con Senza mai arrivare in cima (2018), racconto di viaggio basato sulla sua esperienza nelle montagne dell'Himalaya, e i romanzi La felicità del lupo (2021) e Giù nella valle (2023) si conclude il "ciclo della montagna" durato dieci anni.
Dal 2017 ha organizzato, con l'associazione culturale Gli urogalli, tre edizioni (2017-2018-2019) de "Il richiamo della foresta", festival di arte, libri e musica a Estoul, la frazione di Brusson dove abita. Sempre a Estoul ha costruito e gestisce un rifugio culturale.
Manuale per ragazze di successo, Roma, Minimum fax, 2004. ISBN 88-7521-034-9. [raccolta di sette racconti]
Una cosa piccola che sta per esplodere, Roma, Minimum fax, 2007. ISBN 978-88-7521-137-0. [raccolta di cinque racconti. Vincitore del Premio Settembrini 2008, sezione giovani. Finalista al Premio Chiara 2008. Vincitore del Premio Renato Fucini 2009]
Dal romanzo Le otto montagne è stato tratto nel 2018 lo spettacolo omonimo con la regia di Marta M. Marangoni, adattamento drammaturgico di Francesca Sangalli e musiche dei Duperdu, andato in scena, tra gli altri, al Teatro Elfo Puccini di Milano nella stagione 2021-2022[7].
