En 1884, il épouse sa cousine germaine, France Rousseau, et étudie à Paris quelque temps à l'École nationale supérieure des arts décoratifs, qu'il quitte pour entrer à l'Académie Julian en 1886-1891 où il est élève de Tony Robert-Fleury. Il fait partie des cinq membres fondateurs du groupe des nabis créé en 1888, où on lui attribue le surnom de « Nabi plus japonard que le Nabi japonard »[2]. Ils se réunissent dans un premier temps au café restaurant L'Os à Moëlle, passage Brady, puis à partir de 1889 dans son atelier au-dessus de l'appartement familial rebaptisé « Le Temple » pour l'occasion, situé au 25, boulevard du Montparnasse. On y trouve Paul Sérusier, Henri-Gabriel Ibels, Pierre Bonnard, et Maurice Denis. Passionné de marionnettes depuis son plus jeune âge, il communique sa passion à tout le groupe.
Il participe aux expositions du groupe organisées par Le Barc de Boutteville dans sa galerie de la rue Le Peletier de 1891 à 1895, ainsi qu'au Salon des indépendants et au Salon de la Libre Esthétique à Bruxelles à partir de 1894. Cette année-là, il crée son théâtre de marionnettes au « Temple », Maurice Denis et Georges Lacombe fabriquent les marionnettes, France Ranson réalise les costumes. Les deux années suivantes vont être pour Ranson des années de difficultés, la mort de son beau-père, Charles Rousseau, l'oblige à déménager. Il s'installe rue d'Alençon à deux pas de son atelier.
Son intérêt pour la théosophie, le spiritisme, la magie, l'occultisme le distingue des autres nabis. Ses activités fort nombreuses le conduisent surtout vers les arts décoratifs (panneaux décoratifs, papiers peints, tapisseries, vitraux). À ce titre, il travaille pour l'ouverture de l’« exposition permanente et internationale », titrée l'Art nouveau, prévue pour le dans la galerie de Samuel Bing — dite après les travaux Maison de l'Art nouveau — au 19, rue Chauchat[3], avec des panneaux accompagnant le mobilier d'Henry Van de Velde et des vitraux réalisés par le maître verrier américain Louis Comfort Tiffany[4].
Il dessine des décors de théâtre comme pour Le Bateau ivre d'après Arthur Rimbaud avec Paul Sérusier, monte son propre théâtre de marionnettes, dessine des programmes, collabore au théâtre des Pantins avec les autres nabis à la fin de 1897, brosse des vignettes bouffonnes et anticléricales, dessine des motifs pour une boîte à cigare. En 1898, son épouse attend son fils Michel : cet événement va transformer la vie de Paul Ranson qui a du mal à accepter cette maternité, le privant de son modèle et de sa collaboratrice dans la réalisation des travaux de tapisseries.
À partir de 1899, sa santé se dégrade et sa peinture évolue. Il se rend chez son ami Georges Lacombe dont il contribue à décorer la maison L'Ermitage près d'Alençon. En 1905, il retourne dans son foyer et organise à nouveau des réunions avec ses compagnons nabis. À la fin de sa vie il associe des sujets mythologiques, bibliques, anticléricaux et de sorcellerie.
En 1908, il devient officier d'Académie. Devant ses difficultés financières et son état de santé, le groupe des nabis décide de fonder une académie dans la rue Henry-Monnier du nom de leur ami en lui en confiant la direction. L'ouverture a lieu en , avec un nombre non négligeable d'inscriptions. Après sa mort, sa femme continuera le projet de l'Académie Ranson, en la transférant rue Joseph-Bara.
Parallèlement à son appartenance aux nabis, il laisse un œuvre qui va de la peinture de chevalet aux arts décoratifs essentiellement régi par le sens du décor qui fait de lui un des promoteurs de l'Art nouveau.
Œuvres dans les collections publiques
Dessins
Nu penché, 1891, étude au fusain sur papier pour Lustral , Genève, Petit Palais.
L'Abbé Prout, manuscrit original 6 cahiers, comprenant deux gouaches représentant l'abbé et 45 dessins reproduits dans la première publication, 1902.
Programme de la représentation de L'Abbé Prout, dans un médaillon, le profil de l'abbé surmonté d'une estrade de guignol encadrée de deux musiciennes nues, 1903.
Le Moutardier du Pape, opéra bouffe en trois actes d'Alfred Jarry, six vignettes, 1907.
Ouvrages
L'Abbé Prout, Guignol pour vieux enfants, Paris, Société du Mercure de France, [1902]. Pièce littéraire composée de sept histoires :
Le Mariage noble, dédicacée à Ker-Xavier Roussel. Texte ne figurant pas dans l'édition originale[13] ;
Sous l'œil de Saint Huron, dédicacée au docteur Maurice Hepp ;
Le Sabre et le goupillon, dédicacée à Alfred Jarry qui fut le manipulateur du spectacle de 1903 au « Temple », Ranson et son épouse faisant les voix avec une chanson de Claude Terrasse, Les Folles voluptés, jouée lors des ébats amoureux des pantins qui furent conçus par Georges Lacombe.