В.М. Павлов являлся крупным специалистом в области общего языкознания, теоретической и исторической грамматики и лексикологии немецкого языка.

В исследовательской деятельности В.М. Павлова изучение обширных пластов историко-грамматического материала немецкого языка постоянно сочеталось с разработкой фундаментальных проблем общей лингвистической теории — объективной природы языка, соотношения языка и речи, языковой системности в ее "полевом" истолковании в плане диахронии и синхронии, места языка в структуре когнтивных процессов и в структуре процесса порождения речевого высказывания, проблем теории грамматического значения. Значительное место в исследованиях В.М. Павлова занимают работы, выполненные на материале русского языка. Стремление к последовательному осуществлению принципа развития и многоаспектно-доминантного подхода к языковым явлениям в конкретных лингвистических исследованиях — характерная черта научного творчества В.М. Павлова.

В 1952–1963 гг. В.М. Павлов работал в педагогических институтах Ленинграда, в 1960–1963 гг. возглавлял кафедру германской филологии ЛГПИ им. А.И. Герцена. В качестве специального научного редактора В.М. Павлов участвовал в подготовке университетского учебника "Введение в германскую филологию" (1980 г.).