Övergångssumman landar på 50,4 miljoner euro – motsvarande cirka 597 miljoner svenska kronor – det bekräftar Barcelona på sin webbplats.
Den 26-årige yttermittfältaren kom till Barcelona 2017. Förra året förlängde han sitt kontrakt till 2024.
"Jag är väldigt glad över att ansluta till Paris Saint-Germain och kan inte vänta på att få spela i mina nya färger", säger Ousmane Dembélé till PSG:s webbplats och fortsätter:
"Jag hoppas kunna fortsätta växa här och göra alla som älskar klubben stolta."
Dembélé har spelat 37 landskamper för Frankrike och gjort fyra mål.
I Barcelona gjorde fransmannen 40 mål på 185 matcher och vann tre ligatitlar och två spanska cuptitlar.