Был сыном действительного тайного советника, члена Государственного совета — Василия Степановича Попова.
Родился в 1795 году.
Начал службу в 1811 году юнкером в лейб-гвардии Артиллерийской бригаде. В 1812 году получил чин прапорщика и принял участие в Отечественной войне, в кампании 1813 года находился в сражениях при Люцене, Бауцене, Кульме и Лейпциге и кампанию 1814 года завершил в битве под стенами Парижа.
Назначенный в 1816 году адъютантом к А. П. Ермолову, Попов сопровождал его в 1816 году во время посольства в Персию, в 1818 и 1819 годах участвовал на Кавказе в походах и делах против чеченцев и лезгинцев, за отличие в 1820 году произведён в полковники и 28 марта 1821 г. назначен командиром Херсонского гренадерского полка.
В 1826 году Попов участвовал в разбитии персов при Шамхоре и под Елисаветполем, в 1827 году — при осаде и сдаче Аббас-Абада, разбитии Аббас-Мирзы у Джеван-Булака и при занятии Тавриза, за что 12 февраля 1828 года был награждён орденом св. Владимира 3-й степени.
В 1828 году Попов был произведён в генерал-майоры с назначением состоять при начальнике 21-й пехотной дивизии, а затем был определён начальником 1-й бригады 20-й пехотной дивизии, после чего, с началом Турецкой войны, принял участие в разбитии Коса-Мегмед-паши и Мустафа-паши: 6 августа 1828 года, проходя с отрядом мимо крепости Ацхур, он должен был сбить неприятеля с высот, откуда тот мог наносить существенный вред русским войсками; Попов исполнил это поручение весьма успешно. Также Попов с блеском показал себя в сражении 9 августа под Ахалцыхом, где командовал войсками правого фланга. За эти отличия он 1 января 1829 года награждён был орденом св. Георгия 4-й степени (№ 4243 по списку Григоровича—Степанова)
Также за штурм и взятие Ахалцыха получил золотую шпагу с алмазами и надписью «За храбрость».
В 1829 году Попов находился при обороне Баязета против Ванского паши, за что 17 сентября того же года удостоился получить орден св. Георгия 3-й степени (№ 415 по кавалерским спискам).
В. А. Потто при описании обороны Баязета приводит следующую характеристику Попова: «Человек молодой, со значительным состоянием, любивший пожить на широкую ногу, он с некоторой беспечностью характера соединял истинные военные дарования и, главное, имел способность не терять головы ни при каких серьёзных и трудных обстоятельствах».
По окончании турецкой войны Попов вышел в отставку, отказавшись от блестящей военной карьеры и женившись на грузинской княжне (Елене Эристави). Расшатанное здоровье и расстроенные домашние дела вынудили поселиться его в одном из своих крымских имений и посвятить остаток жизни сельскохозяйственным делам: супруги обосновались в Васильевском имении, где Павел начал активно развивать земледелие. Именно его стараниями здесь были посажены многочисленные сады и виноградники. Он был членом Московского Общества сельского хозяйства.
В конце жизни Попов проживал в Санкт-Петербурге, где скончался в 1839 году. Его имя высечено в Георгиевском зале Кремля.
Не менее известен своими воинскими заслугами его сын — тоже генерал — Василий Павлович. По примеру отца он также посвятил себя военной службе. Участвовал в обороне Севастополя, дослужился до командира гренадерского полка. Однако наибольшую память о себе Василий Павлович оставил как строитель чудного дворцового комплекса в Васильевке.