Paweł Wiesiołek har konkurrert i allround-konkurranser siden 2011. På den tiden endte han sjette i femkampen på det polske mesterskapet. Senere under åpen himmel var han femte ved det polske mesterskapet i tikamp og klarte også å vinne gullmedaljen ved U23-mesterskapet. Et år senere vant han både innendørs og utendørs på det polske mesterskapet. I 2013 ble han igjen polsk innendørsmester og ble senere med i U23-EM i Tammerfors i juli , hvor han ble nummer ti med 7547 poeng. Dette etterlot ham rundt 200 poeng bak sin beste prestasjon fra mai. 2015 Wiesiołek vant igjen i februar på det polske mesterskapet innendørs. En måned senere deltok han i sitt første internasjonale mesterskap for voksne på European Indoor Championships i Praha. Han måtte til slutt forlate konkurransen før den siste 1000-meteren. I mai oversteg han markeringen på 8000 poeng i en tiårkamp på Götzis allround-møte for første gang og kvalifiserte seg dermed også til verdensmesterskapet i Beijing. Der var han rundt 300 poeng bak sin beste prestasjon på 8140 og endte på 17. plass.
I 2016 overskred han igjen 8 000 poeng og kvalifiserte seg til sommer-OL i Rio de Janeiro. Før det konkurrerte han ved EM i Amsterdam i juli . Tiokampen der brøt han av etter den tredje disiplinen, etter at han mislyktes i kuglespillet uten et gyldig forsøk. Senere på de olympiske leker, som et år tidligere i verdensmesterskapet, haltet han seg bak sesongens beste og endte til slutt tikamp på 21. plass. To år senere konkurrerte han i tiårkampen ved EM i Berlin, som han endte på 13. plass. I 2019 satte Wiesiołek en ny rekord på 8204 poeng i sin seier ved det polske mesterskapet og kvalifiserte seg dermed til verdensmesterskap i Doha. Han avsluttet konkurransen på tolvte plass med 8064 poeng. I begynnelsen av mars 2021 konkurrerte han ved det europeiske innendørs mesterskapet i hjemlandet . Der forbedret han seg i syvkampen til 6133 poeng og oppnådde sin hittil største sportssuksess ved å vinne bronsemedaljen.