Вторжение на Сицилию союзников и смещение Муссолини в Риме привели к вмешательству нацистской Германии и созданию нового фашистского государства на севере страны — Итальянской социальной республики. Паволини вошел в состав администрации республики при Муссолини, что сразу же способствовало тому, что он возглавил преемницу Национальной фашистской партии — Республиканскую фашистскую партию в качестве Генерального секретаря (он оказался единственным человеком, который занимал этот пост). Паволини принял участие в разработке основных документов республики, в том числе Веронского манифеста, председательствовал на Веронском конгрессе партии. Также в этот период он возглавил Чёрные бригады (Brigate Nere) — фашистские парамилитаристские группы, созданные из сквадристов в Итальянской социальной республике.