Павел являлся сыном Петра III и Екатерины II.
Первые годы после рождения Павел рос под присмотром императрицы Елизаветы Петровны, его родители к нему почти не допускались, и он фактически не знал материнской ласки. В 1761 воспитателем к нему был назначен Н.И.Панин. Сторонник Просвещения, он искренне привязался к великому князю и старался воспитать из него идеального монарха. Павел получил хорошее образование и, по свидетельствам современников, был способным, стремящимся к знаниям романтически настроенным мальчиком с открытым характером, искренне верившим в идеалы добра и справедливости. Первоначально его отношения с матерью после ее восшествия на престол в 1762 были достаточно близкими. Однако со временем их отношения ухудшились. Екатерина опасалась своего сына, имевшего больше законных прав на трон, чем она сама. На протяжении нескольких десятилетий имя Павла не раз всплывало в разных политических процессах, по стране распространялись слухи о его воцарении, к нему как к «сыну», взывал Е.И.Пугачев. Императрица старалась не допускать великого князя к участию в обсуждении государственных дел, а тот, в свою очередь, начинал все более критически оценивать политику матери. В 1773 Павел женился на принцессе Вильгельмине Гессен-Дармштадтской (в православном крещении Наталья Алексеевна) и полюбил ее, но она умерла во время родов в 1776. В 1776 же он женился вновь на принцессе Софии Доротее Вюртембергской, крещенной в православии под именем Марии Федоровны. В 1781-82 супруги совершили путешествие по ряду европейских стран, во время которого Павел открыто критиковал политику матери, о чем ей вскоре стало известно. По возвращении великокняжеской четы в Россию императрица подарила им мызу Гатчина, куда отныне переместился «малый двор» и где Павел, унаследовавший от отца страсть ко всему военному на прусский манер, создал свою небольшую армию, проводя бесконечные маневры и парады. Он томился бездеятельностью, строил планы своего будущего царствования, а его характер к этому времени стал подозрительным, нервным, желчным и деспотичным. Правление матери казалось ему слишком либеральным, он считал, что, дабы избежать революции, следовало при помощи военной дисциплины и полицейских мер устранить любые проявления личностной и общественной свободы.