Родился в семье графа Павла Андреевича Шувалова.
Образование получил в Пажеском Его Величества корпусе, но курса там не окончил, а в 1877 году держал дополнительный экзамен на прапорщика пешей артиллерии при Михайловском артиллерийском училище. Выпущен в 1877 из камер-пажей прапорщиком в 24-ю артиллерийскую бригаду, затем произведен в штаб-капитаны 5-й батареи гвардейской конно-артиллерийской бригады.
Участник русско-турецкой войны 1877-1878 годов. Участвовал в артиллерийских боях против Правецкой укрепленной позиции, при занятии города Орхание и Врачешской позиции, у Араб-конака и д. Шандорник. Перейдя суровой зимой 1877 года через Балканы, участвовал в ряде перестрелок при наступлении к Филиппополю.
6 мая 1878 г. переведен в гвардейскую конно-артиллерийскую бригаду, с назначением на должность ординарца к начальнику артиллерии гвардейского корпуса. С 1882 по 1885 адъютант Гвардейской конно-артиллерийской бригады, (в 1884 произведен в подпоручики, в 1885 в поручики).
С 1891 адъютант великого князя Сергея Александровича, (с 1891 штабс-капитан), с 1894 и.д. заведующего Двора Его Императорского Высочества великого князя Сергея Александровича, в 1895 получил чин капитана. С 1898 — офицер для Особых поручений при МВД.
В 1895 году, после нескольких лет нахождения в запасе, возвращается на службу в лейб-гвардии Преображенский полк. В 1896 г. производится в полковники с назначением штаб-офицером для Особых поручений при Министре внутренних дел. С 28 февраля 1898 и.д. Одесского градоначальника, с производством в генерал-майоры утверждается в должности. С 1903 — генерал для Особых поручений при МВД.
18 апреля 1905 года назначен Московским градоначальником (прибыл в Москву и приступил к обязанностям 30 апреля). На этом посту он сменил Евгения Волкова, уволенного после убийства Великого князя Сергея Александровича.
Павел Павлович был сторонником жёсткой линии в отношении экстремистского крыла демократического движения.
28 июня 1905 года во время обычного приема посетителей в доме Градоначальника на Тверском бульваре был убит несколькими выстрелами из револьвера в упор бывшим членом «Боевой организации эсеров» Петром Куликовским.
Похоронен в Софийской церкви имения «Вартемяки» — родовой усыпальнице графов Шуваловых (Санкт-Петербургская губерния).