帰国後はハーグに住み、1893年には16歳年下のM・A・ヨンキント・コーニングと結婚した。1895年、スヘフェニンゲンの漁港計画に参加。1897年、ナイメーヘンの汽車路線計画を依頼され、その4年後の1901年にナイメーヘンで死去。52歳であった。妻と共にナイメーヘンの墓地に埋葬されている。
1879年（明治12年）3月29日に土木工師として来日。同年2月に離日した、学校の先輩でもあるファン・ドールンの後継者として期待されていた。日本での最初の仕事は新潟築港にむけての調査で、ムルデルはエッセルと共に任にあたった。当時の新潟港は土砂の流入により大型船の河口への侵入ができなくなっており、ムルデルは河口の改良、エッセルは信濃川の改修を調査し、突堤の建築を進言した。1881年（明治14年）、内務省より東京築港の立案を命ぜられ、後にデ・レーケらも参加するが、ムルデルは初期の立案者として東京港の基礎をつくった。同1881年（明治14年）4月、見沼代用水の改良計画を提出。同年11月に熊本県の築港を調査し意見書を提出、これにより百貫港の改修は廃案になり、ムルデルの設計で三角港が築港されることになった。1883年（明治16年）、富山県の河川（常願寺川、神通川、庄川、早月川、小矢部川など）を調査し改修方針を提出。同年は函館港の水深が年々浅くなっていく問題を調査。1884年（明治17年）には三菱に在職していたイギリス人らとともに、ファン・ドールンに設計され1882年（明治15年）に竣工した宮城県の野蒜築港を調査。問題が多く大型船の停泊は困難とし、女川港の改修を主張した。1885年（明治18年）2月、利根運河の計画を提出。江戸川の関宿・野田間にある巨大な中洲により水運が滞っていた問題に対し、茨城県知事・人見寧や茨城県会議員・広瀬誠一郎らが運河の建設を要請したことによるものであった。しかし、国内の情勢は鉄道建設が熱を帯びてきており、千葉県知事・船越衛は河川沿いに軽便鉄道を建設する考えを持っていた。結局、茨城・千葉の両県は運河の建設を合意し、同年7月に内務大臣へ運河開削が上申された。1886年（明治19年）6月、ムルデルは一時帰国し、翌1887年（明治20年）5月に再来日し、6月にはデ・レーケと共に運河の修正計画を提出、8月には熊本県の三角西港の竣工式に出席、9月には大阪港改築淀川改修の意見書を提出するなど、活発に活動を行った。1890年（明治23年）、利根運河が通水するも6月の開通式を待たず、任期満了のため5月に帰国した。開通式に宛てたムルデルの祝辞には、式典に出席できず帰国することへの遺憾の念が述べられている。
父はトリノの裁判所に勤め、家族で避暑に訪れていた、トリノとジェノヴァの中間にあるクーネオ県ランゲ丘陵地帯の農村サント・ステーファノ・ベルボに生まれる。幼少時代にはこの別荘で多く過ごすが、パヴェーゼが6歳の時に父が病死。トリノでダゼッリオ高校に通い、作家でもある教師アウグスト・モンティに教えを受ける。トリノ大学では、ギリシア・ラテン古典文学、アメリカ文学やジェームズ・フレイザー「金枝篇」に没頭、ホイットマン論を書いて卒業した。卒業後は雑誌『クルトゥーラ』にアメリカ文学論を書きながら、メルヴィル、ジェイムス・ジョイスなど英米作品の翻訳を発表。しかし生活費には足りず、母の死後は姉の家に寄食し続け、高校教師の職を得るためにファシスト党へ入党した。一方でレオーネ・ギンツブルグの始めた出版社エイナウディ社に加わる。1934年にギンツブルグが逮捕されると、パヴェーゼは「クルトゥーラ」誌編集長となる。しかし1935年に200人のトリノ知識人が一斉検挙されたことに巻き込まれ、流刑3年に処せられてイタリア半島南端カラーブリア州ブランカレオーネに送られる。ここで読書と詩作に専念した。ギンツブルグに紹介された『ソラーリア』誌から1936年に処女詩集「働き疲れて」出版。その2ヶ月後に恩赦によりトリノへ帰った。しかしこの時に恋人の婚約の事実を知る。エウジェーニア・ルアータの紹介でパーオロ・チナンニの個人教師をしながら詩や短篇小説を書き続け、また英米文学の翻訳も続け、1938年から40年の間に長篇「流刑」「故郷」「美しい夏」を書き上げる。1938年にエイナウディ社の編集部責任者となり、41年にその新進作家叢書の第1巻として「故郷」を出版。「故郷」は、パンクラツィ、エミリオ・チェッキらに高く評価されて、ジョヴァンニ・ヴェルガの文体の再発見とも言われ、またエリオ・ヴィットリーニ「シチリアでの会話」とともにネオレアリズモ文学の源流と言われている。1950年6月に長篇「美しい夏」（「丘の上の悪魔」「孤独な女たち」併録）によってストレーガ賞を受賞。続く新作「月と篝火」も注目を集めていた1950年8月、トリノ駅前のホテルの一室で服薬自殺を遂げた。パヴェーゼの没後、エイナウディ社ではイタロ・カルヴィーノを中心にして遺稿を整理し、1951年に評論集「アメリカ文学論その他」、詩集「死がきておまえの目をとるだろう」、52年に流刑中から死の直前まで書き続けていた日記「生きるという仕事」、53年に1936-37年に書かれた短篇集「祭の夜」などを刊行。1960-66年には「チェーザレ・パヴェーゼ作品集 全8巻」を刊行した。またその後「チャウ・マジーノ」と題された未刊行短篇集の原稿が発見され、1968年に刊行された。