Pais Dezső 1886. március 20-án született Zalaegerszegen Pais Kázmér tisztviselő és Shmiliár Ilona gyermekeként. Érettségi vizsgát is ott tett az akkori főreál gimnázium (napjainkban: Zrínyi Miklós Gimnázium) végig jeles rendű tanulójaként. Innen került a méltán neves intézménybe, az Eötvös József Collegiumba, illetve a budapesti egyetem bölcsészkarára, ahol 1908-ban magyar, latin és görög szakos diplomát szerzett. Tanári tevékenységét 1911-ben a soproni főreál iskolában kezdte meg helyettes tanárként. 1924-ben lett a pesti egyetem tanára, majd 1933-tól egykori alma materének, az Eötvös Collegiumnak tanára, 1937-től 1959-ig pedig a fővárosi egyetem tanszékvezető professzora.

Tudományos munkássága irodalomtörténeti tanulmányokkal vette kezdetét. Első írásai közé tartozik a Janus Pannonius Eranemus-a és a latin klasszikusok című tanulmánya (EPhK. 1910: 760–76), illetve a Báró Kemény Zsigmond és az irodalmi élet (Bp., 1911) című munkája. Jelentős értékű irodalomtörténeti írása az Árpád- és Anjou-kori mulattatóink (Kodály-emlékkönyv, Bp., 1953). Pais Dezső munkássága révén indult útnak a magyar irodalmi nyelv történetének kutatása, éspedig A magyar irodalmi nyelv (Bp., 1954) és a Kázmér Miklós által közreadott A magyar ősvallás nyelvi emlékeiből (Bp., 1975) című művekkel.
Csakhamar áttért a nyelvtudomány berkeibe, majd annak vezéregyéniségévé lett: nincs olyan ága, amelyet ne művelt volna, ahol maradandót nem alkotott volna. Mégis legszívesebben a szószármaztatással és a szótörténettel foglalkozott. Számos új utat nyitott a tudományos kutatás számára. Többek között ő rendszerezte a magyar történeti személynévkutatás elméletét, s megteremtette a középkori személynévadás jelentéstanát. Új műfajt hozott létre a teljes szócsaládok vizsgálatával. Egy-egy különösen gazdag szócsaládnak sok irányban szétfutó szálait követve teremtett rendet a bonyolult összefüggésekben, fölmutatva nyelv és társadalom, szókészlet és kultúra mindenkor szoros kapcsolatát. Különös jelentőségét adja munkásságának, hogy részben olyan művelődéstörténeti kérdések megválaszolásához is hozzásegített bennünket, amelyeket más tudományok oldaláról nem vagy csak alig lehetne megközelíteni; részben pedig eredményeivel, következtetéseivel további tudományközi kutatásokhoz nyújt kiindulópontokat, vizsgálati ötleteket és lehetőségeket.