Paul Willenbrock a débuté comme maîtrisien dans l'une des Chapelles Royales de Londres. Ensuite, il a chanté comme basse dans la Chapelle de Trinity College à Cambridge, où il étudie la littérature allemande et française. Il s'installe à Paris et commence à chanter avec des ensembles spécialisés dans la musique ancienne - la Chapelle Royale, le Collegium Vocale de Gent, les Arts Florissants, Organum...
Paul Willenbrock a tracé un parcours de soliste et "consortiste" avec de nombreuses formations de renom à travers l'Europe, tels que Daedalus et Lucidarium (Suisse), Capella Regia et Musica Florea (Prague), Balthasar Neumann Chor (Freiburg), The Harp Consort, Trinity Baroque (GB), Battalia (Finlande), et l’Ensemble William Byrd, A Sei Voci, l’Ensemble Gilles Binchois, le Concert Spirituel parmi les ensembles français. Ainsi au cours des années, il a pu chanter toutes sortes de musique, allant du grégorien et la musique du Moyen Âge jusqu'à celle de notre temps, y compris le célèbre « Stimmung » de Stockhausen, au festival Messiaen au pays de la Meije et « Luzifers Abschied » du même compositeur, dans une exécution mémorable avec Le Balcon au Festival de Saint Denis. En même temps il a toujours pris grand plaisir à travailler avec de très jeunes chanteurs, notamment avec la Maîtrise de Caen, où il a vu grandir plusieurs « générations » de chanteurs depuis 1989, et celle de Notre Dame de Paris.
Sa passion pour des répertoires insolites l’a incité a créer TRE BASSI, avec Alain Buet et Philippe Roche, afin d’explorer la musique spécifiquement écrite pour 3 voix de basse, allant du Moyen Âge jusqu'à nos jours. Leur premier CD « De Profundis ad Stellam », très primé en Allemagne, était une collaboration avec le serpentiste et jazzman Michel Godard, Lee Santana (théorbe) et Hille Perl (gambe) dans un programme juxtaposant des trésors du 17e siècle avec des œuvres écrites pour cette formation originale par Michel Godard et Lee Santana. D'autres programmes voient TRE BASSI se produire avec de différents organistes dans les tribunes d’orgues historiques, ou encore dans le répertoire très profane des fameux « catches » anglais et autres chansons à boire.
Il s’intéresse également à la prononciation historique des différentes langues qu'il parle, attachant une importance particulière à sa langue maternelle, l'anglais ; beaucoup de rimes chez Shakespeare et ses contemporains ne riment que si l'on emploie une prononciation restituée mais néanmoins vivante, étant composée de sons que l’on peut entendre aujourd’hui encore dans beaucoup de régions de l'Angleterre.