Figlio di Pietro III (regnato 1762) e di Caterina la Grande (regnato 1762-96), Paolo fu allevato dalla zia di suo padre, l’imperatrice Elisabetta (regnata 1741-61). Dopo il 1760 fu istruito dallo stretto consigliere di Caterina, il dotto diplomatico Nikita Ivanovich Panin, ma il ragazzo non sviluppò mai buoni rapporti con sua madre, che strappò la corona imperiale al marito mentalmente debole nel 1762 e, in seguito, rifiutò costantemente di permettere a Paolo di partecipare attivamente agli affari di governo.
Avendo sposato Sophia Dorothea di Württemberg (nome russo Maria Fyodorovna) nel 1776 poco dopo la morte della sua prima moglie, Guglielmina di Darmstadt (nome russo Nataliya Alekseyevna), Paolo e sua moglie furono sistemati da Caterina in una tenuta a Gatchina (1783), dove Paolo, lontano dal centro del governo di San Pietroburgo, tenne la sua piccola corte personale. Pietroburgo, tenne la sua piccola corte e si impegnò nella gestione della sua tenuta, nell’addestramento del suo corpo d’armata privato e nella contemplazione delle riforme del governo.
Nonostante l’apparente intenzione di Caterina di nominare il figlio di Paolo Alessandro suo erede, Paolo le succedette alla sua morte (17 novembre 1796) e abrogò immediatamente il decreto emanato da Pietro I il Grande nel 1722 che aveva dato ad ogni monarca il diritto di scegliere il suo successore; al suo posto Paolo stabilì nel 1797 un ordine definito di successione all’interno della linea maschile della famiglia Romanov. Paolo inoltre, nel tentativo di rafforzare l’autocrazia, invertì molte delle politiche di Caterina; ristabilì le agenzie amministrative centralizzate che lei aveva abolito nel 1775, aumentò il controllo burocratico nel governo locale e cercò di imporre limiti all’autorità dei nobili. Nel processo provocò l’ostilità dei nobili e, quando introdusse dure misure disciplinari nell’esercito e mostrò una marcata preferenza per le sue truppe di Gatchina, anche i militari, in particolare le prestigiose unità di guardie, si rivoltarono contro di lui.
La fiducia nelle sue capacità diminuì anche tra i suoi sostenitori più fidati a causa di una serie di azioni. Dimostrò una politica incoerente verso i contadini e passò rapidamente da una politica estera pacifica (1796) al coinvolgimento nella seconda coalizione contro Napoleone (1798) ad una politica anti-britannica (1800). Entro la fine del 1800, aveva manovrato la Russia nella svantaggiosa posizione di essere ufficialmente in guerra con la Francia, ufficiosamente in guerra con la Gran Bretagna, senza relazioni diplomatiche con l’Austria, e sul punto di inviare un esercito attraverso i khanati non mappati in Asia centrale per invadere l’India controllata dagli inglesi.
Come risultato delle sue politiche incoerenti, così come del suo modo tirannico e capriccioso di attuarle, un gruppo di funzionari civili e militari di alto livello, guidati dal conte Peter von Pahlen, governatore generale di San Pietroburgo, e dal generale Leonty Leontyevich, conte von Bennigsen, ottenne l’approvazione di Alessandro, l’erede al trono, per deporre suo padre. Il 23 marzo (11 marzo), 1801, penetrarono nel Palazzo Mikhaylovsky e assassinarono Paolo nella sua camera da letto.