Первое поселение в этих местах появилось в XIII веке.
В XVIII веке здесь существовали финские деревни Линна и Сеппеля.
Екатерина Великая, когда отдыхала в находящемся неподалеку Царском Селе, приезжала сюда охотиться. Для неё были выстроены два деревянных домика: Крик и Крак. Крик сгорел в годы Великой Отечественной войны, когда Павловск был оккупирован немцами, а Крак за ветхостью был разобран еще в 1929 году.
Новая страница истории Павловска начинается 12 декабря 1777 года, когда императрица Екатерина II подарила 362 десятины земли вместе с деревнями и людьми своему сыну, цесаревичу Павлу Петровичу и его супруге Марии Федоровны в знак признательности за рождение первенца – будущего императора Александра I.
В 1778 году здесь были построены два небольших деревянных дворца: Паульлюст (нем. Paullust – Утеха Павла) и Мариенталь (нем. Marientahl – Долина Марии). Позднее на месте Паульлюства был возведен Павловский дворец, а на месте Мариентальского дворца – крепость Бип. В то время Павловск именовался Павловским селом, где, по данным на 1 января 1780 года, постоянно проживало 54 человека.
Павел, будущий император, решил обустроить здесь свою резиденцию. В 1786 году по проекту архитектора Чарльза Камерона началось строительство Павловского дворца. Однако Павел предпочитал Гатчину, и в 1788 году подарил дворец своей супруге, будущей императрице Марии Федоровне.
12 ноября 1796 года, через неделю после коронации, император Павел издал указ о присвоении Павловскому статуса города и переименовании его в Павловск.
После его гибели в 1801 году, вдовствующая императрица Мария Федоровна постоянно жила здесь в теплое время года. В Павловском дворце и парке мы найдем немало уголков, так или иначе связанных с её именем, например, Собственный садик, или Розовый павильон. Незадолго до Отечественной войны 1812 года военным комендантом Павловска был Петр Иванович Багратион (1765-1812).
После её смерти в 1828 году Павловск перешел к великому князю Михаилу Павловичу, младшему брату Николая I. При нем в Павловске шло активное строительство и благоустройство города: был застроен Еленинский квартал, прежде пустырь, созданы детский приют и Александровское учебное заведение, где учились дети купцов и мещан.
Со второй трети XIX века Павловск стал одним из центров музыкальной культуры – для привлечения пассажиров для поездок по железной дороге был построен Павловский музыкальный вокзал, где выступали многие знаменитые музыканты того времени. В конце XIX века Павловск стал модным дачным местом.
После революции Павловск переименовали в Слуцк, в честь революционерки Веры Слуцкой (1880-1917) и носил это название до 1944 года. Город серьезно пострадал в годы Великой Отечественной войны – с 17 сентября 1941 года по 24 января 1944 года здесь находились немецкие части. Павловский дворец при отступлении немцев был сожжен, в парке за годы оккупации вырублено более 60 тысяч деревьев. Пострадали и другие исторические здания.
В 1944 году городу было возвращено его историческое название. По легенде, Сталин в приказе о награждении частей, освобождавших Павловск и Пушкин, написал по ошибке «Павловск (Слуцк)», а не наоборот. После войны началась реставрация дворцово-паркового комплекса, которая продолжалась с 1946 по 1973 год.
Большую роль в этом сыграла Анна Ивановна Зеленова (1913-1980), возглавлявшая Павловский дворец-музей с 1941 по 1979 год. Она руководила эвакуацией и захоронением наиболее музейных фондов в августе-сентябре 1941 года, в блокадном Ленинграде продолжила работу по систематизации музейных ценностей, а после войны настояла на необходимости восстановления Павловского дворца и парка.
В 1989 году Павловск был внесён в Список объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО в России, на сегодняшний момент 42 объекта здесь находятся под охраной государства как культурные и исторические памятники. Павловск стал одним из центров туризма, ежегодно его посещают более 1,5 млн. туристов.