Brał ochotniczo udział w lotach bojowych, m.in. 19 sierpnia 1942 podczas osłony desantu pod Dieppe (na Spitfire Mk. Vb, numer WX-C z 302 dywizjonu). Poległ 15 maja 1943, biorąc udział w locie bojowym 315 dywizjonu myśliwskiego „Dęblińskiego” nad Francją na myśliwcu Spitfire Mk.IX (numer PK-M), w osłonie operacji bombowej Circus 297, mającej atakować lotniska w Caen i Carpiquet. Samolot Pawlikowskiego spadł na wybrzeżu Atlantyku k. Meuvaines na zachód od Caen, pilot poniósł śmierć. Zestrzelenie Pawlikowskiego przypisywano w literaturze niemieckiemu asowi kpt. Erichowi Rudorfferowi na myśliwcu Fw 190A z jednostki II./JG 2, jednakże zgłosił on zestrzelenie dwóch Spitfire’ów ok. 200 kilometrów dalej, nad Senarpont. Prawdopodobnym zwycięzcą mógł być Uffz. Günther Paulus, również na Fw 190A z II./JG 2, który zgłosił zestrzelenie w tym rejonie, aczkolwiek mógł trafić również utracony samolot sierż. Piotra Lewandowskiego (który trafił do niewoli). Nie można wykluczyć także zestrzelenia przez artylerię przeciwlotniczą na wybrzeżu. Stefan Pawlikowski został pochowany w Meuvaines, po wojnie ekshumowany i przeniesiony na cmentarz w Grainville-Langannerie. Zestrzelił dwa balony i 1 samolot.