Павел родился 18 сентября (1 октября) 1754 года в Петербурге, в Летнем дворце Елизаветы Петровны. Впоследствии этот дворец был разрушен, а на его месте построен Михайловский замок, в котором Павел был убит 12 (24) марта 1801 года.

Первые годы после рождения Павел рос под присмотром императрицы Елизаветы Петровны, его родители к нему почти не допускались, и он фактически не знал материнской ласки. В 1761 воспитателем к нему был назначен Н. И. Панин. Сторонник Просвещения, он искренне привязался к великому князю и старался воспитать из него идеального монарха. Павел получил хорошее образование и, по свидетельствам современников, был способным, стремящимся к знаниям романтически настроенным мальчиком с открытым характером, искренне верившим в идеалы добра и справедливости.

Первоначально его отношения с матерью после ее восшествия на престол в 1762 году были достаточно близкими. Однако со временем их отношения ухудшились. Екатерина опасалась своего сына, имевшего больше законных прав на трон, чем она сама. На протяжении нескольких десятилетий имя Павла не раз всплывало в разных политических процессах, по стране распространялись слухи о его воцарении, к нему как к «сыну», взывал Е. И. Пугачев. Императрица старалась не допускать великого князя к участию в обсуждении государственных дел, а тот, в свою очередь, начинал все более критически оценивать политику матери.

В 1773 Павел женился на принцессе Вильгельмине Гессен-Дармштадтской (в православном крещении Наталья Алексеевна) и полюбил ее, но она умерла во время родов в 1776. В 1776 же он женился вновь на принцессе Софии Доротее Вюртембергской, крещенной в православии под именем Марии Федоровны.

В 1781-82 супруги совершили путешествие по ряду европейских стран, во время которого Павел открыто критиковал политику матери, о чем ей вскоре стало известно. По возвращении великокняжеской четы в Россию императрица подарила им мызу Гатчина, куда отныне переместился "малый двор" и где Павел, унаследовавший от отца страсть ко всему военному на прусский манер, создал свою небольшую армию, проводя бесконечные маневры и парады. Он томился бездеятельностью, строил планы своего будущего царствования, а его характер к этому времени стал подозрительным, нервным, желчным и деспотичным. Правление матери казалось ему слишком либеральным, он считал, что, дабы избежать революции, следовало при помощи военной дисциплины и полицейских мер устранить любые проявления личностной и общественной свободы.

Приход Павла к власти в ноябре 1796 сопровождался милитаризацией жизни двора и Петербурга в целом. Новый император сразу же попытался как бы зачеркнуть все сделанное за 34 года царствования Екатерины II, и это стало одним из важнейших мотивов его политики.

В целом в его внутренней политике можно выделить несколько взаимосвязанных направлений — преобразования в государственном управлении, сословная политика и военная реформа. По первому из них Павел значительно усилил значение генерал-прокурора Сената, придав ему фактически функции главы правительства, соединив их с функциями министров внутренних дел, юстиции и частично финансов. Был восстановлен ряд ранее ликвидированных коллегий. Одновременно император стремился заменить коллегиальный принцип организации управления единоличным.

В 1797 было создано министерство уделов, ведавшее земельными владениями царской семьи, а в 1800 — министерство коммерции. Еще более решительно Павел расправился с созданной Екатериной системой местных учреждений: частично было упразднено городское самоуправление, социальное обеспечение, некоторые низшие судебные инстанции и др. Одновременно ряду национальных окраин империи (Прибалтика, Украина) были возвращены некоторые традиционные органы управления, в чем проявилась слабость нового режима, боязнь не удержать в руках всю страну и стремление завоевать популярность в районах, чреватых национально-освободительным движением.

Важным законодательным актом Павла явился изданный в 1797 закон о порядке престолонаследия, действовавший в России вплоть до 1917.

В области сословной политики Павел предпринял ряд шагов по наступлению на "дворянские вольности". В 1797 был объявлен смотр всем числящимся в полках офицерам, а не явившиеся были уволены в отставку. Были также серьезно ограничены привилегии для неслужащих дворян, а в 1800 велено большинство из них определить в военные. С 1799 вводился порядок перехода с военной службы на гражданскую лишь с разрешения Сената. Не служившим государству дворянам было запрещено участвовать в дворянских выборах и занимать выборные должности; вопреки законодательству Екатерины II в отношении дворян применялись телесные наказания. В то же время Павел старался ограничить приток в ряды дворянства недворян. Его основной целью было превратить русское дворянство в дисциплинированное, поголовно служащее сословие.

Столь же противоречивой была и политика Павла по отношению к крестьянству. За четыре года царствования он раздарил около 600 тыс. крепостных, искренне полагая, что за помещиком им будет жить лучше. В 1796 произошло закрепощение крестьян в области войска Донского и в Новороссии, в 1798 отменен введенный Петром III запрет на покупку крестьян владельцами не из дворян. Вместе с тем в 1797 была запрещена продажа дворовых и безземельных крестьян с молотка, а в 1798 — украинских крестьян без земли. В 1797 Павел издает Манифест о трехдневной барщине, вводивший ограничения на эксплуатацию помещиками крестьянского труда и ограничивавший их владельческие права.

В армии Павел, отвергая достижения русской военной мысли предшествующих десятилетий, стремился ввести прусские военные порядки. Обучение солдат сводилось в основном к шагистике. Император считал, что армия — это машина и главное в ней механическая слаженность войск и исполнительность. Инициатива же и самостоятельность вредны и недопустимы.

Стремление Павла к мелочной регламентации сказалось и на его вмешательстве в повседневную жизнь подданных. Так, специальными указами были запрещены определенные фасоны одежды, причесок, танцы, в которых император видел проявления свободомыслия. Была введена жесткая цензура, запрещен ввоз книг из-за границы.

По вступлении на престол Павел, дабы подчеркнуть контраст с матерью, декларировал миролюбие и невмешательство в европейские дела. Однако, когда в 1798 году возникла угроза воссоздания Наполеоном самостоятельного Польского государства, Россия приняла активное участие в организации антифранцузской коалиции. В том же году Павел принял на себя обязанности магистра Мальтийского ордена, бросив таким образом вызов французскому императору, захватившему Мальту.

В 1798-1800 годах русские войска успешно сражались в Италии, а русский флот — на Средиземном море, что вызывало беспокойство со стороны Австрии и Англии. Отношения с этими странами окончательно испортились весной 1800. В это же время началось сближение с Францией, и даже обсуждался план совместного похода на Индию. Не дожидаясь подписания соответствующего соглашения, Павел приказал выступить в поход донским казакам, которые были остановлены уже Александром I.

Политика Павла в сочетании с его деспотическим характером, непредсказуемостью и одновременно определенной эксцентричностью поведения, вызывала недовольство в самых разных социальных слоях, но в особенности, в среде дворянства и в армии.

Уже вскоре после его воцарения против него стал созревать заговор, в который был вовлечен и его старший сын. В ночь на 11 марта 1801 года заговорщики, в основном гвардейские офицеры, ворвались в покои Павла в только что выстроенном Михайловском замке с требованием отречься от престола. Когда же император попытался возразить и даже ударил кого-то из них, один из мятежников стал душить его своим шарфом, а другой ударил в висок массивной табакеркой. Народу было объявлено, что Павел скончался от апоплексического удара.