El número dos del mundo, McIlroy, comenzó con cuatro birdies en los primeros nueve hoyos y siguió con cinco birdies para marcar la diferencia.
"No me lo esperaba, no me sentí tan bien los dos primeros días cuando estuve aquí golpeando bolas y jugando en el campo", dijo McIlroy.
"Me sorprendí un poco a mí mismo, pero espero que siga igual en los próximos días".
El alemán Paul mantuvo el ritmo de McIlroy durante los nueve primeros hoyos, a pesar de hacer un bogey en el quinto, pero McIlroy anotó dos birdies en los tres últimos hoyos, y Paul hizo par en los tres para terminar con siete bajo par.
El sudafricano Thriston Lawrence está a tres golpes del liderato, con el inglés Tommy Fleetwood y el danés Thorbjorn Olesen a cinco bajo par.
El Dubai Invitational inaugural es el evento de apertura del DP World Tour 2024 y tiene un premio total de 2,5 millones de dólares.