Poul Martin Møller var præstesøn og startede med at læse teologi i 1812. Senere kastede han sig i stedet over filologi og filosofi. Møllers mor, Bodil M. Thaulow, døde i 1810 og året efter giftede faren, Rasmus Møller, sig med Chr. Winthers mor. P.M. Møller og Chr. Winther blev på den måde brødre.
Omkring 1818 blev han en af de centrale personer i den litterære fejde mellem Jens Baggesen og Adam Oehlenschläger, som var blevet indledt i 1813. Møller gjorde sig sammen med gruppen “Tylvten” til Oehlenschlägers forsvarere. Allerede året efter begav Møller sig imidlertid ud på en længere rejse som skibspræst, som bragte ham til Java, Manila og Canton. Under rejsen skrev Møller digtet Glæde over Danmark, som han fik udgivet i K.L. Rahbeks tidsskrift Tilskuerne i 1823.
Hjemvendt til København begyndte Møller at komme som fast gæst på Bakkehuset fra 1821, og i 1823 flyttede han ind som lejer hos Kamma og Knud Lyne Rahbek. Her boede han indtil efteråret 1824. Ved siden af studierne arbejdede han i denne periode som adjunkt ved Metropolitanskolen. I 1826 fik han en stilling som lektor i filosofi ved universitetet i Kristiania og året efter giftede han sig med Betty Berg. Han avancerede til professor og fik senere tilbudt et professorat i filosofi ved Københavns Universitet. I den sidste position underviste han blandt andet den unge Søren Kierkegaard i filosofi.
Dansk Biografisk Leksikon, bind 10, København, 1982, 266-268
Nørballe, Inge: Guldaldertidens digtere, København, 1999, 109-119