Окончил Астраханское епархиальное училище и Астраханскую духовную семинарию, в 1921 — Казанскую духовную академию, после чего рукоположён в священники. В 1921—1925 служил в станице Ладожская на Кубани. Служил в московских церквях: Введения на Введенской площади (1925—1929), Святителя Николая в Покровском (1929—1931), Воскресения Христова на Семёновском кладбище (1931—1935), Рождества Христова в Измайлове (1935—1937). Духовник Московской Покровской общины сестер милосердия в 1929—1932 годах, за возглавление «нелегального сестричества» арестовывался в 1930 г., но освобождён с прекращением дела. По некоторым данным, на протяжении 1930 г. арестовывался трижды.
Последний раз арестован 2 ноября 1937, осуждён тройкой НКВД за «контрреволюционную антисоветскую агитацию», расстрелян на Бутовском полигоне.
Причислен к лику святых новомучеников Российских постановлением Священного Синода 16 июля 2005 года для общецерковного почитания. Память в РПЦ 8 ноября по ст. ст., в Соборе новомучеников и исповедников Российских и в Соборе Бутовских новомучеников.
Жизни священника Павла Ансимова посвящена книга его сына, режиссёра Большого театра Георгия Ансимова «Уроки отца» (М., 2005).