С 1900 года жил в Софии. Окончил философский и педагогический факультет Софийского университета, был учителем. За коммунистическую деятельность подвергался репрессиям.
В 1932-36 гг. - декан факультета Института красной професуры в Москве. В 1936 вернулся в Болгарию. Во время войны был заключён в концлагерь, освобождён в 1943 г.
После коммунистического переворота в 1944—1946 гг. — член Регентского совета, управлявшего страной при малолетнем царе Симеоне II.
Автор трудов по историческому материализму и эстетике. Президент, затем почётный президент Болгарской АН, Герой НРБ, дважды Герой Социалистического Труда НРБ. С 12 июня 1947 года — иностранный член-корреспондент АН СССР в отделении литературы и языка (специальность — история, литература, философия). Способствавал принятию так называемой теории отражения в качестве основы проблемы познания в СССР и Болгарии. Отрицал общие понятия в философии. Например: не существует «человека», как такового — есть мужчины и женщины. Выступал против генетики и кибернетики, утверждал: «И самая сложная машина-автомат не ассимилирует, не ощущает, не помнит, на мыслит, не фантазирует, не мечтает, не ищет и т. д.». Позднее пересмотрел свои взгляды. Подерживал социологию и футурологию, эсперантисткое движение.
По воспоминаниям философа Желю Желева, будущего президента Болгарии, Павлов был последовательным сталинистом и говорил довольно откровенно: «Мы (коммунисты) кровью взяли эту власть, и только с кровью и отдадим; ни реки, ни моря, ни океаны крови не заставят нас её отдать».
Поэт Борис Слуцкий относил филосфа к «немногим идеалистам» среди болгарских коммунистов-антисемитов.
Афоризмы: «Писатели не композиторы, а оркестранты»