Die Bedeutung des Architekten Paul Bonatz für Stuttgart liegt auf zwei Ebenen: Zu einem stammen von ihm eine große Reihe wichtiger Planungen und Bauten, zum anderen war die von ihm zusammen mit Paul Schmitthenner (1884-1972) für die Technische Hochschule konzipierte Architektenausbildung, die sogenannte „Stuttgarter Schule“, prägend für mehrere Generationen von Architekten.
Bonatz wurde in Solgen im Elsaß geboren und studierte Architektur an der TU München und der TH Berlin-Charlottenburg. 1902 holt ihn sein Lehrer Theodor Fischer, bei dem Bonatz im Jahr 1900 sein Diplom abgelegt hatte, als Assistent an die TH Stuttgart. 1907 bereits zum außerordentlichen Professor befördert, wurde er 1908 Nachfolger von Fischer auf dem Lehrstuhl für Entwerfen und Städtebau, den er bis 1942 innehatte. Ebenfalls 1908 gründete er eine Bürogemeinschaft mit Friedrich Eugen Scholer (1874-1949), mit dem er 1911 den Wettbewerb für den neuen Stuttgarter Hauptbahnhof gewann. Zuvor hatte Bonatz einige Einfamilienhäuser in Stuttgart gebaut (Haus Nill, Relenbergstraße 35; Haus Kopp, Gellertstraße 6) darunter sein erstes eigenes Wohnhaus (Ehrenhalde 9). Größerer Bauaufgaben neben dem Bahnhof, dessen Bau 1913 begann, waren die Lerchenrain-Schule (Kelterstraße 52), das Ledigenheim (Villastraße 21) und die Turn- und Festhalle in Stuttgart-Feuerbach (Kärntner Straße 46-50). Am Hegelplatz schuf er 1911 das Denkmal für den Arzt Dr. Hermann Burckhardt und auch sein zweites Wohnhaus in der Gellertstraße 8 entstand in diesem Jahr. Bei allen diesen Projekten erweist sich Bonatz als ein Schüler Theodor Fischers und dessen Verständnis einer Reformarchitektur, die auf traditionelle Bauformen rekurriert und gleichwohl eine gegenüber der Architektur des Historismus rationale Haltung ausformt.
Nach dem Ersten Weltkrieg, in dem er in den Landsturm einberufen worden war, setzt Bonatz seine Bautätigkeit in Stuttgart ungebrochen weiter fort. 1919 bis 1922 baute er das Haus des Lederfabrikanten Fritz Roser, das überregional wahrgenommen wurde, und schließlich 1921/1922 sein drittes und letztes eigenes Wohnhaus (Am Bismarckturm 45). Nun auch in anderen Teilen Deutschlands – vor allem in Köln – mit vielen Bauten betraut, plant er in Stuttgart das Gefallenen-Ehrenmal auf dem Waldfriedhof (1922/23), in dessen unmittelbarer Nähe er später selbst beigesetzt wurde. Mit dem Haus Hans Roser (Am Bismarckturm 57) und dem Haus Porsche (Feuerbacher Weg 48) folgen weitere luxuriöse Villen auf dem Killesberg, zu denen auch das Haus Dreifus (Robert-Bosch-Straße 110), Haus Hahn (Am Bismarckturm 47) sowie auch das Haus Bauer (zur Uhlandshöhe 35) zu zählen sind.
Mit dem Bau der Neckarstaustufen von Heidelberg bis Plochingen bewies Bonatz seine konstruktiven und architektonischen Qualitäten bei technischen Bauten; die Neckarstaustufe Bad-Cannstatt entstand in den Jahren 1927 bis 1930. Zahllose Brücken und andere technische Bauten entwarf und plante er zusammen mit dem bedeutenden Stuttgarter Ingenieur Fritz Leonhardt (1909-1999).
Beim Wettbewerb um den Zeppelinbau am Bahnhofplatz (Lautenschlagerstraße) hatte Bonatz zwar nur den 3. Platz belegt, jedoch wurde sein Büro mit dem modern in Kuben gegliederten und mit Travertinplatten verkleideten Bau beauftragt (1928-1931). 1933 nahm er an der „Versuchssiedlung am Kochenhof“ teil, die als Gegenprogramm zur Weißenhofsiedlung mit traditionellen Holzbauten konzipiert war, und realisierte ein Mehrfamilienwohnhaus und die Gaststätte „Holzwurm“ als Holzskelettbauten (Am Kochenhof 58). Während des Nationalsozialismus nahm Bonatz an verschiedenen Wettbewerben zur Umgestaltung der Innenstadt, zur „Verbindung Stuttgarts mit dem Neckartal“ und zum Bau eines neuen Rathauses teil. Wegen des Krieges wurden jedoch keiner dieser Entwürfe realisiert.
Sein politisches Verhältnis zum Nationalsozialismus ließe sich als oszillierend zwischen Anpassung und Widerstand umschreiben. Jedenfalls setzte er sich 1942 in die Türkei ab, wo er bereits 1916 wegen des Wettbewerbs zu einem „Haus der Freundschaft“ in Istanbul zu Gast gewesen war. Sein Architekturverständnis kam den Vorstellungen des Dritten Reichs nur bedingt entgegen. Zwar war seine traditionelle Haltung durchaus erwünscht und seine auf klarer Massenverteilung beruhenden Großbauten wie etwa beim 1927 fertiggestellten Hauptbahnhof, insbesondere jedoch bei seinen Entwürfen für gigantische Ministeriumsbauten in Hamburg und Berlin oder dem Hauptbahnhof München durchaus konform, jedoch konnte er sich nicht gegen die Vormachtstellung Albert Speers und dessen monumentalen Stil durchsetzen.
Nach dem Krieg verfolgte Bonatz das Schicksal seiner Bauten von der Türkei aus und engagierte sich bei Wiederaufbauten. So beim Hauptbahnhof (1949-1955) und seinem eigenen Wohnhaus. 1951 bis 1961 besorgte er den Wiederaufbau des Kunstgebäudes seines Lehrers Theodor Fischer. Intensiv begleitete er die städtebauliche Entwicklung Stuttgarts, wobei er sich vehement und öffentlichkeitswirksam für den Erhalt des Neuen Schlosses und des Kronprinzenpalais einsetze, das jedoch 1961 zugunsten des Verkehrsbauwerks „Kleiner Schlossplatz“ abgerissen wurde, während das Schloss gerettet werden konnte. Seine Verkehrsplanungen (1951, 1952 und 1956) griffen auf seine Überlegungen aus der NS-Zeit zurück und sahen etwa einen autobahnähnlichen „Parkway“ durch die Anlagen vor, während sie an anderen Stellen der Stadt sehr behutsam alte Bausubstanz und notwendige moderne Infrastruktur für den wachsenden Individualverkehr berücksichtigten. Seine Vorschläge für den Wettbewerb für ein Landtagsgebäude als rückseitigen Annex des Neuen Schlosses und für eine Erweiterung des Waldfriedhofs (beide 1955) wurden nicht weiterverfolgt.
1950 erschienen Bonatz‘ Erinnerungen „Leben und Bauen“ im Stuttgarter Verlag Engelhorn; bis 1957 erlebte das Buch, in dem Bonatz vor allem seine Bedeutung als Lehrer herausstellte, drei Auflagen. Tatsächlich war die von ihm und Paul Schmitthenner 1918 durch radikale Reformen des akademischen Studiums gegründete „Stuttgarter Schule“ die erfolgreichste und wirksamste Architekturschule der Zwischenkriegszeit. Die Betonung der Handwerklichkeit und der Schwerpunkt auf Baukonstruktion bildeten ein curriculares Gerüst, das zukunftsorientiert war und auch nach dem Krieg modifiziert weitergeführt wurde.
In Stuttgart wurde die Person Paul Bonatz und seine Architektur auch nach dem Krieg hochgeschätzt. 1958 lobte die Stadt Stuttgart und der BDA Württemberg einen „Paul-Bonatz-Preis“ zur „Förderung des baukünstlerischen Schaffens“ aus, der bis in die 1970er Jahre vergeben wurde. Anlässlich seines 100. Geburtstages erschien die erste Zusammenstellung seines umfangreichen Werks, gleichzeitig jedoch war die Verquickung von Bonatz mit dem Dritten Reich sichtbar geworden und die Forschung verfolgte sein Wirken zunächst nicht weiter. Erst mit den Disputen um das Großprojekt „Stuttgart 21“ und dem Abriss der Seitenflügel des Hauptbahnhofs steigerte sich das Interesse an Paul Bonatz und seiner Architektur wieder und eine Ausstellung im Deutschen Architekturmuseum in Frankfurt am Main und in der Kunsthalle Tübingen präsentierte 2011 das Gesamtwerk des bedeutenden Architekten, Stadtplaners und Lehrers.