Во внешней разведке - с 1938 года. Находился в длительных командировках в Канаде, Австрии и Польше. Выезжал с важными разведывательными заданиями в США, Китай, страны Латинской Америки, в качестве нелегала - в страны Западной Европы. Во время работы в центральном аппарате возглавлял нелегальную разведку, был заместителем начальника внешней разведки. В 1971-1973 годах являлся начальником Краснознаменного института КГБ им. Ю.В. Андропова. С 1984 года работал старшим консультантом в одном из управлений разведки. В 1987 году вышел в отставку.
Заслуги генерал-лейтенанта Павлова отмечены орденами Ленина, Октябрьской Революции, Красного Знамени, Трудового Красного Знамени, Отечественной войны 1 степени, Красной Звезды, многими медалями, а также нагрудным знаком «Почетный сотрудник госбезопасности». Автор ряда книг по истории внешней разведки и мемуаров.
Скончался 11 апреля 2005 года.