V rodném Winsconsinu hrál různé mládežnické soutěže až do roku 2002, kdy začal nastupovat v juniorské USHL za Waterloo Black Hawks. Ve vstupním draftu NHL 2003 si jej na 205. pozici vybral klub San Jose Sharks. V letech 2004–2006 hrál za winsconsinskou univerzitu, poté se rozhodl pro profesionální kariéru. V letech &lt;a href="NHL%202009/2010"&gt;2009/10&lt;/a&gt; a &lt;a href="NHL%202010/2011"&gt;2010/11&lt;/a&gt; si zahrál v dresu Žraloků finále Západní konference. V roce 2010 podepsal Pavelski smlouvu do roku 2014, jeho roční příjem činil čtyři miliony dolarů. Již v létě 2013 si jej klub pojistil až do roku 2019, v období 2014–2019 pobíral šest milionů dolarů za sezonu.