Заложен 27 октября 1905 года на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге. Главный строитель — корабельный инженер В. Х. Оффенберг. Спущен на воду 25 августа 1907 года. Это первый в мире корабль, оборудованный гиперболоидными многосекционными стальными сетчатыми мачтами, конструкции знаменитого инженера В. Г. Шухова[1].
29 июля 1910 года «Император Павел I» приказом командующего Балтийским флотом зачислили в вооружённый резерв флота, а через месяц он поднял вымпел и вступил в кампанию. В сентябре этого же года корабль прошёл докование в Кронштадте, а затем начались приёмные испытания. 20 октября 1910 года начался заключительный этап испытаний: корабль прошёл восьмичасовую пробу на полном ходу[1].
16 июля 1911 года «Император Павел I» был зачислен в состав сформированной в начале года бригады линейных кораблей Балтийского моря. В неё вошли также линейные корабли «Цесаревич», «Слава» и «Андрей Первозванный».
18 июля 1914 года прикрывал Отряд заградителей при постановке мин на Центральной минно-артиллерийской позиции.
Летом 1917 года на корабле произошёл бунт, инспирированный матросом Дыбенко[2], в ходе которого кочегаром Руденком были убиты ударами кувалды офицеры Савинский, Шуманский и Булич[3], остальные утоплены[2].
22 ноября 1923 года сдан Комгосфондов для демонтажа и разделки на металл и 21 ноября 1925 года исключён из списков судов РККФ.