Il naît à Montpellier le 11 juin 1835 (ou 18 juin ?), issu d'une famille noble et calviniste. Il obtient un diplôme d'ingénieur de l'École centrale. Mais très tôt, il s'intéresse aux sciences de la Terre sous la direction de Marcel de Serres. Il est le premier à identifier le caractère volcanique du cratère d'Agde. En 1869, conjointement avec le préhistorien Jules Ollier de Marichard, il découvre, à Durfort (dans le Gard), le squelette complet d'un spécimen de mammouth méridional qui fut offert au Muséum national d'histoire naturelle de Paris et qui depuis 1898 est exposé à la galerie de paléontologie du Muséum. Du temps de Cazalis de Fondouce ce spécimen en particulier était encore appelé « l'éléphant de Durfort », ou aussi, « éléphant méridional ». À l'époque, le nom binomial de cette espèce était Elephas meridionalis, mais plus tard l'espèce fut rangée dans le genre Mammuthus (Mammuthus meridionalis).

 

Paul Cazalis de Fondouce meurt le 10 avril 1931 (ou le 9 ?) à Montpellier.