Paul-Dominique Gourlier est le fils de l'architecte Pierre-Charles Gourlier (1786-1857). Son frère est le peintre Louis-Charles-Adolphe Gourlier (1816-1858).
Paul-Dominique Gourlier est l'élève de Merry-Joseph Blondel et Paul Delaroche et de Camille Corot. Peintre d'histoire et portraitiste, il expose au Salon de Paris à partir de 1841, jusqu'à sa mort. Il obtient une médaille de 3eclasse au Salon de 1841.
L'État lui achète des paysages pour les musées d'Auch et de Condom, et lui commande des compositions religieuses pour l'église Saint-Marcel de Paris. En 1855, il termine trois fresques que Désiré-Albert Barre (1818-1878) n'avait pu achever dans la chapelle des Saints-Innocents de l'église Saint-Eustache de Paris.
Émile Bellier de La Chavignerie, Louis Auvray, Dictionnaire général des artistes de l'École française depuis l'origine des arts du dessin jusqu'à nos jours: architectes, peintres, sculpteurs, graveurs et lithographes, Tome 1, p.682, Librairie Renouard, Paris, 1882 Gallica