Paulsens vroege werk wortelde sterk in het realisme en werd beïnvloed door Vilhelm Hammershøi en de Hollandse meesters van de zeventiende eeuw. Vaak koos hij in die periode voor Bijbelse motieven, met als meest bekende werk zijn groots opgezette Adam en Eva uit 1887. Vanaf de jaren 1890 werd zijn werk sterk beïnvloed door het impressionisme, vooral door zijn contacten met de Skagenschilders, met wie hij vaak werd geassocieerd. Behalve met Johansen en Krøyer was Paulsen bevriend met Johan Krouthén en Laurits Tuxen, maar hij zou pas na 1900 ook regelmatig op het eiland werken, toen de bloeitijd van de schilderskolonie al tanende was. Hij schilderde genrewerken, interieurs, portretten en landschappen. Met name zijn ruige landschappen vertonen ook sporen van de romantiek.
Paulsen was van 1908 tot 1920 professor aan de kunstacademie te Kopenhagen. In 1909 reisde hij nogmaals naar Parijs. Hij overleed in 1940, 79 jaar oud. Zijn werk is onder andere te zien in het Statens Museum for Kunst te Kopenhagen, het Skagens Museum en het ARoS Aarhus Kunstmuseum.
