Der Handwerkersohn studierte in Landshut und Würzburg Naturwissenschaften und Medizin. 1816 erwarb er den Doktortitel. Als Dozent, Professor und Krankenhausdirektor wirkte er in Würzburg, bis er 1833 aus politischen Gründen entlassen wurde. Ab 1833 war er als Professor der Medizin an der neu gegründeten Hochschule in Zürich tätig. 1840 folgte er dem Ruf an die Berliner Charité, wo er bis 1859 lehrte und auch als Leibarzt des preußischen Königs fungierte. Schönlein gehörte zu den berühmtesten Äzten seiner Zeit und machte sich besonders um die Einführung neuer diagnostischer Methoden wie der Auskultation und Perkussion, der mikroskopischen und Laboruntersuchungen verdient. Schönlein steht für die Durchsetzung der neuen klinischen Medizin in der ersten Häfte des 19. Jahrhunderts. Er führte naturwissenschaftliche Methoden in die Klinik ein und beschrieb neue Krankheitsbilder (z. B. Blutfleckenkrankheit). So verwandte er 1830 als erster den Begriff "Tuberkulose" für den entsprechenden Krankheitskomplex. Er erforschte die Rolle von Parasiten als Krankheitserreger und war an der Entdeckung des ersten menschenpathogenen Pilzes beteiligt. Seine Vorlesungen hielt er in deutscher Sprache statt in Latein. Er unterrichtete am Krankenbett, was damals beispielhaft war. Zu seinen Schülern gehörte Rudolf Virchow.