Родился 13 января 1917 года в деревне Гришково Холм-Жирковского района Смоленской области в бедной, многодетной семье крестьянина. Отец — Михаил Захарович. Мать — Анна Дмитриевна (1888—1974).

Мальчик рано познал нужду. Отец умер, когда Павлику не было и трех лет, и мать, чтобы прокормить детей, трудилась в поле от зари до зари.

Помогая матери по хозяйству, Павлик пас коров, нянчил младших, лепил из глины и вырезал из дерева игрушки для них. Иногда с дедом продавал их на базаре, а на вырученные деньги покупал тетради, карандаши, ручки. Из-за той же нужды в школу пошел позже своих сверстников. Учился прилежно. Из-за нехватки учебников усердно записывал все услышанное от учителя.

В 1933 году окончил семилетку и поступил в Вяземский педагогический техникум. Но денег не хватало не только на одежду, а даже на еду. Поэтому очень скоро пришлось бросить учебу и пойти работать в колхоз. Лишь через год вернулся в техникум и окончил его в 1937 году.

В своем районе работал учителем в школе и одновременно учился заочно в пединституте. Вскоре его перевели работать инспектором в РОНО, а оттуда в институт повышения квалификации в Смоленске. Именно тогда обозначился крутой поворот в жизни и судьбе Павла Михайлова. Это было время всеобщего увлечения советской молодежи авиацией. Не стал исключением и Павел, у которого страстное желание летать крепло изо дня в день. Молодой сельский учитель в 1938 году поступает и в 1940 году оканчивает Тамбовское авиационное училище. Мечта сбылась: Павел стал настоящим пилотом. Это подтвердили и отлично сданный государственный экзамен, и назначение пилотом-инструктором учебной эскадрильи Московского управления ГВФ.

Война застала Павла Михайловича в этой должности в Орле. В 1942 году он прошел переподготовку в Летном центре в Новосибирске и получил направление в Московскую авиагруппу особого назначения — действующую часть ГВФ, которая вскоре была преобразована в 1-ю авиационную транспортную дивизию ГВФ, входившую в состав 18-й воздушной армии.

В качестве второго пилота, а с весны 1943 года — командира тяжелого транспортного корабля Ли-2 Павел Михайлов совершил в годы Великой Отечественной войны 520 боевых вылетов, проявив высокое мастерство, смелость и мужество.

Свою первую боевую награду — орден Красной Звезды он получил за обслуживание частей, сражавшихся на курском направлении. С февраля по апрель 1943 года его экипаж совершил 180 боевых вылетов на передовые позиции войск, доставив тонны боеприпасов и эвакуировав 450 раненых.

217 вылетов П. Михайлов выполнил в глубокий тыл противника — в районы действий партизанских отрядов на территории Украины, Белоруссии, Молдавии, Псковской и Новгородской областей, доставляя им оружие, продовольствие, медикаменты, забрасывая десанты и эвакуируя раненых. Так, он участвовал в смелой операции по доставке оружия, боеприпасов и продовольствия для 1-й Украинской партизанской дивизии, которой командовал П.П. Вершигора. Все участники этой операции были удостоены высоких государственных наград.

Выполнение подобных полетов в любое время суток и в любую погоду, нередко под ожесточенным огнем зениток и авиации противника, всегда было связано с большими трудностями и риском для жизни. Однажды при пересечении фронта, проходившего по линии Брест, Ковель, самолет подвергся ураганному огню противника. Снаряд угодил в кабину, осколками были разбиты приборная доска и компас, ранения получили командир и штурман. Кровь заливала лицо лейтенанта Михайлова. Но он не выпускал из рук штурвала и на бреющем полете все-таки привел и посадил машину на авиабазу в Киеве.

После излечения П. Михайлов, как один из лучших и самых опытных пилотов, был включен в авиагруппу особого назначения, направляемую на англо-американский аэродром Бари (Италия) для оказания помощи борющимся против фашизма народам Югославии, Греции и Албании. 25 июля 1944 года П. Михайлов совершил свой первый разведывательный полет к греческим партизанам, а 28 июля он уже высадил 11 представителей советских военных миссий (в Греции и Албании) во главе с Г.М. Поповым и К.П. Ивановым в расположение греческого партизанского отряда близ города Кадрицы. Миссии должны были установить связь с греческими и албанскими партизанами для координации действий в наступательных операциях советских войск на Балканах. Полет проходил в сложнейших метеорологических условиях, при сплошной облачности, без знания точной характеристики посадочной площадки, через районы усиленной зенитной обороны немцев. И тем не менее П. Михайлов сумел по расчету времени точно выйти к назначенному пункту и совершить посадку. Это был первый советский самолет, приземлившийся в Греции. Позднее здесь был установлен мемориал с надписью на греческом и русском языках.

130 раз экипаж гвардии лейтенанта Павла Михайлова потом летал к югославским партизанам в Сербию, Боснию и Герцеговину, Хорватию, Черногорию, Словению, в том числе 63 раза — с посадкой в тылу врага на мало-мальски расчищенные «пятачки» в горах. В ходе этих полетов П. Михайлов со своим экипажем доставил частям НОАЮ в общей сложности 150 тонн вооружения и продовольствия, перебросил через линию фронта 750 бойцов и командиров, эвакуировал 247 раненых и больных. Как отмечалось в наградном листе, «каждый из этих полетов таил в себе реальную опасность потерять самолет, а в худшем случае — и экипаж, так как площадки строились без участия авиационных специалистов, в горной местности, с закрытыми подходами, на удалении 12-15 км от расположения частей противника».

Довелось П. Михайлову выполнять и задания особой, чрезвычайной важности и ответственности. В ночь на 19 сентября 1944 года его экипажу было доверено доставить маршала Иосипа Броз Тито с острова Вис, расположенного у Далматинского побережья Югославии, в румынский город Крайову, откуда тот отправился на встречу с Верховным Главнокомандующим И.В. Сталиным для обсуждения вопросов координации действий НОАЮ с наступавшими советскими войсками на Балканах. Это задание экипаж П. Михайлова выполнил отлично.

Столь же безукоризненно экипаж П. Михайлова выполнил и другой ответственный рейс, состоявшийся 23 сентября 1944 года, с задачей срочно вывезти одного высшего югославского руководителя из Словении в Бари. Следует заметить, что из-за нелетной погоды ни один экипаж авиации союзников в тот день лететь не решился. В условиях сплошной облачности над Адриатикой и горными хребтами П. Михайлов с предельной точностью подвел свой самолет к площадке, мастерски произвел посадку, приняв на борт высокопоставленного пассажира, взлетел и благополучно доставил его на авиабазу союзников в Италии.

Свой последний боевой полет из Бари Павел Михайлов совершил в Черногорию. Правда, вместо оружия и боеприпасов на борту его корабля были уже генераторы для электростанции. В Бари в кругу боевых друзей он встретил День Победы. После войны, перебазировавшись вместе со всей своей авиаэскадрильей из Италии на аэродром Земун под Белградом, он еще 40 дней перевозил мирные грузы в Загреб, Любляну, Сараево, Нови-Сад, Подгорицу, и только 19 июня 1945 года возвратился на Родину. На груди Павла Михайлова рядом с советскими боевыми наградами сиял орден «Партизанская звезда» I степени — высшая награда Югославии.

А вскоре пришла радостная весть: «За героический подвиг, проявленный при выполнении боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками», Президиум Верховного Совета СССР Указом от 29 июня 1945 года присвоил П. М. Михайлову звание Героя Советского Союза.

Возвратившись на Родину, П. М. Михайлов продолжал службу в 10-й гвардейской АТД ГВФ в должности командира эскадрильи. В конце 1946 года часть была демобилизована, и он, как и весь ее летный состав, вернулся к своей мирной работе — линейным полетам на международных и внутрисоюзных авиалиниях, командовал эскадрильей международной авиагруппы ГВФ. В 1952 году он выступил инициатором социалистического соревнования за высокое качество полетов, которое приобрело широкий размах и сыграло важную роль в повышении эффективности летной работы, выпустил книгу об опыте этого движения.

В том же году он был переведен в Центральный аппарат ГВФ, где возглавлял отдел летной службы транспортного управления. В 1959 году был назначен заместителем командира международной авиагруппы, а с 1967 по 1971 годы занимал должность первого заместителя начальника транспортного управления международных линий Аэрофлота.

Отдавая всего себя любимому делу, Павел Михайлович внес большой вклад в освоение новой техники, особенно во внедрение реактивной авиации. Он является одним из первооткрывателей сверхдальних воздушных линий для первого в мире реактивного пассажирского лайнера Ту-104.

Яркой страницей в биографию П. М. Михайлова вошло и его участие в пробном полете самолета Ту-104 в Америку 4 сентября 1957 года по маршруту Москва — Лондон — Кефлавик (Исландия) — Гус-Бей (Канада) — Макгайр (110 миль от Нью-Йорка). Расстояние — 9000 километров. Тот трансатлантический перелет, осуществленный за 13 часов 29 минут тремя экипажами, посменно пилотировавшими самолет, стал поистине историческим и знаменовал триумф советской гражданской авиации.

Всего же Павел Михайлович освоил 15 типов самолетов, в том числе 6 реактивных. Среди них, кроме Ту-104, такие гигантские лайнеры, как Ту-114 и Ил-62. На первом он участвовал в беспосадочном полете 20 мая 1959 года из Москвы в Хабаровск, а 26 сентября того же года из Москвы в Вашингтон (США). На Ил-62 отлетал пять лет и завершил свою летную карьеру полетом зимой 1971 года по маршруту Москва — Токио — Москва.

Одновременно П.М. Михайлов активно занимался исследованием и обобщением опыта летной работы. Он — автор 24 научно-технических работ, редактор и составитель сборников «За безопасность, регулярность и экономичность полетов». Подготовил диссертацию на тему: «Исследование и разработка рационального программирования самолетов ГВФ» (1970), которая получила положительные отзывы предприятий, институтов и крупных ученых.

В 1971 году по настоянию врачей ему пришлось с небом расстаться. «С небом, — говорит Павел Михайлович, — но не с авиацией, потому что она в сердце каждого истинного пилота. А как расстаться с сердцем?! Вся моя жизнь — это долгий счастливый полет...»

За 32 года труда в авиации Павел Михайлович побывал в 60 странах мира и провел 14 тысяч часов в воздухе.

Герой Советского Союза П.М. Михайлов награжден орденом Ленина, двумя орденами Красного Знамени, двумя орденами Отечественной войны I степени, орденами Трудового Красного Знамени, Красной Звезды, тремя орденами Почета, югославским орденом «Партизанская звезда» I степени, многими медалями, в том числе медалью маршала И.Б. Тито. Он — Заслуженный пилот СССР, Заслуженный пилот Югославии, почетный ветеран Москвы, почетный гражданин города Кардица (Греция) и района Холм-Жирковский на Смоленщине, его именем названа улица, на которой установлена памятная плита.

На пенсии П.М. Михайлов всецело отдался мемуарно-литературному творчеству. Им написаны и изданы 20 книг. В том числе: «10 000 часов в воздухе», «100 ночей в горах Югославии», «В небе двух полушарий», сотни статей. Член Союза писателей России, лауреат премии Международных журналистов и медали первой степени за книгу «Есть у подвига крылья» (2003).

Живет в Москве.