Pawlow trat 1919 in die Kommunistische Partei Russlands und die Rote Armee ein, mit der er am Russischen Bürgerkrieg teilnahm. 1928 absolvierte er die Militärakademie „M.W. Frunse“ und gehörte später zu den sowjetischen Militärberatern im Spanischen Bürgerkrieg, wo er als Held der Sowjetunion ausgezeichnet wurde. Da durch die Stalinschen Säuberungen der Roten Armee viele hohen Posten frei wurden, machte er schnell Karriere. So wurde er 1939 während des Finnischen Winterkriegs und der Grenzkonflikte mit Japan Generalinspekteur der Panzertruppen. Bei den Kämpfen um die finnische Mannerheim-Linie kam er zu der Feststellung, dass Panzer eine der Infanterie untergeordnete Rolle spielen sollten. Als einer der besten Spezialisten der Roten Armee für die mechanisierten Verbände hat er in seinem Vortrag „Einsatz mechanisierender Verbände in modernen Angriffsoperationen“ in einer schlüssigen Stellungnahme bewiesen, dass das Panzer- und mechanisierte Korps sehr beweglich ist, eine große Durchschlagskraft besitzt und dabei für Artilleriefeuer sowie die Luftwaffe weniger empfindlich ist als andere Waffengattungen.