Во время Русско-турецкой войны 1877—1878 годов Павлов был начальником штаба Кавказской армии, участвовал в осаде Карса, в штурме его и в сражении на Аладжинских высотах. Наградами ему за эти дела были чин генерал-лейтенанта (8 ноября 1877 г.) и золотая шпага с бриллиантами и надписью «За храбрость» (16 апреля 1878 г.).