Родился 4 февраля 1910 г. в г. Коломна Московской губ. (ныне Московская обл.) в семье служащего Коломенского машиностроительного завода Василия Семеновича Павлова, участника русско-японской и первой мировой войны, награжденного орденами и медалями. Предки по отцовской линии происходили из г. Ряжска. В Ряжске окончил 9-летнюю школу, учился в одном классе с будущим Героем Советского Союза А.Г. Журавлевым. Работал кузнецом в частной мастерской. Затем уехал в г. Ленинград, работал слесарем на заводе «Красная Звезда». Член ВКП(б) с 1931 г.

В 1932 г. призван в Красную Армию. В 1933 г. окончил военно-теоретическую школу летчиков, в 1935 г. - Ейское военно-морское авиац. училище. Служил в ВВС Черноморского флота.

В боях Великой Отечественной войны с мая 1942 г., летчик авиации Черноморского флота. На задания летчики вылетали на учебно-тренировочных самолетах УТ-2. Во время одного из боевых вылетов Павлов спас 24 человека, 12 раз вылетал к раненым десантникам. Первым орденом Красного Знамени награжден за бои под Мариуполем и Новороссийском. В 1943 г., после курсов переподготовки, переведен в штурмовую авиацию Северного флота. Воевал в составе 46-го штурмового авиац. полка (14-я смешанная авиац. дивизия, ВВС Северного флота). 14 сентября 1943 г. командовал ударной группой из 20 штурмовиков и 18 истребителей, атаковавшей большой караван противника из 4 транспортов и 22 кораблей охраны, шедший на Киркенес. В результате удара были потоплены 2 танкера и повреждены 2 сторожевых корабля. 1 танкер потопил Павлов. В этом бою его Ил-2 был поврежден, а сам он ранен. Самолет был посажен на воду, экипаж провел в ледяной воде 12 часов. В тяжелом состоянии Павлов был доставлен в госпиталь. Награжден вторым орденом Красного Знамени.

С апреля 1944 г. командир 46-го штурмового авиац. полка, майор. Первым применил топ-мачтовый метод бомбометания на Северном флоте и обучил этому летчиков своего полка. При этом методе летчик ведет свой самолет на бреющем полете, вблизи цели сбрасывает бомбы и резко уходит вверх. Бомбы рикошетом от воды ударяются о борт корабля и взрываются. Благодаря этому методу штурмовая авиация Северного флота нанесла значительный урон транспортам и военным судам противника, избежав больших потерь со своей стороны. Под руководством майора Павлова в полку было воспитано 5 Героев Советского Союза. К марту 1945 г. совершил 53 боевых вылета.

Звание Героя Советского Союза присвоено 6 марта 1945 г. «...за успешное руководство авиаполком, в результате чего полк потопил 132 корабля противника, за лично потопленные 2 транспорта общим водоизмещением в 12 тысяч тонн, 1 танкер, 1 миноносец, повреждение 1 СКР противника и проявленные при этом мужество и героизм...» (из наградного листа).

После войны продолжал службу в армии. В 1949 г. окончил Военно-морскую академию, командовал полком, затем дивизией, был начальником летно-испытательного института. В 1959 г. в звании генерал-майора авиации вышел в запас, затем в отставке. Жил в г. Люберцы Московской обл.

Награжден орденом Ленина, 5 орденами Красного Знамени, орденом Отечественной войны 1-й степ., 2 орденами Красной Звезды.

Умер 29 июня 2003 г.

Бюсты установлены в г. Североморске и в Музее ВВС Северного флота. В г. Ряжске на аллее Славы установлена мемориальная доска.