Il est le fils de Joseph Selmersheim, fabricant de chandelles, et de Marie-Antoinette-Joséphine Courtet, mariés le à Langres, et petit-fils d’Antoine Courtet, greffier de la justice de paix du canton de Langres. Il est le neveu d'Eugène Millet dont il devient l'élève en 1862. À partir de 1863, il poursuit sa formation à l'École des Beaux-Arts
Il épouse à Paris, le , Louise Naples, fille du peintre diocésain Paul Naples et d'Anastasie Millet.
Le , il est nommé architecte diocésain de Paris. Le , il est appelé à faire partie du Conseil des bâtiments civils comme membre de droit. Le ? il est nommé architecte diocésain de Chartres.
Paul Selmersheim obtient plusieurs médailles de l'École des Beaux-Arts, ainsi qu'aux Salons et Expositions de 1873, 1876, 1878, 1889, 1900, et enfin un grand prix à l'Exposition universelle de 1911 à Turin. Il est inhumé au cimetière de Montmartre, 4e division, avec ses parents, son épouse et le couple François Millet / Pauline Mesnil.
Distinctions honorifiques et décorations
1867 (avec Sauvageot) - premier prix au concours ouvert pour la restauration d'une église à Brest
Basilique Saint-Urbain de Troyes (restauration : 1876-1905) (reconstruction à l'identique du chœur et du transept, démontage et remontage du porche du bras gauche du transept, dégagement de la façade occidentale, protection des sculptures du XIIIe siècle par un porche triple, montage des murs-gouttereaux, pose des fenêtres hautes et des arcs-boutants de la nef, repose de la charpente, des voûtes et de la vitrerie, de la nef)
Nécrologie par Nizet, architecte des monuments historiques avec une photo de Paul Selmersheim « L'Architecture. Bulletin publié par la Société centrale des architectes pendant la durée de la guerre », 1917. Pages 60 et 61
Condoléances du Préfet de la Seine à l'occasion de la mort de M. Selmersheim, dans « Procès-verbaux - Commission municipale du Vieux Paris, 1916 ». Pages 262 et 263