Михаил Александрович Павлов родился в семье потомственного донского казака из станицы Усть-Быстрянской Области Войска Донского в посёлке Божий Промысел (ныне в черте города Ленкорань в Азербайджане). Судьба Михаила Павлова сложилась так, что он с юности «прикипел к варке металла». В 1885 году сын донского казака успешно заканчивает Санкт-Петербургский горный институт. Трудиться он начал на металлургических заводах Вятского горного округа на Урале.
Уже первые годы его производственной деятельности выявили в нём большую тягу к решению сложных технических проблем. Молодой инженер осуществил реконструкцию доменных и пудлинговых печей на Климовском и ряде других металлургических заводов. Павлов получает признательность как специалист, глубоко знающий технологические процессы производства чугуна и стали.
К тридцати годам от роду за Михаилом Александровичем прочно утвердилась слава новатора. В 1894 году в «Горном журнале» им был опубликован научный труд под названием «Исследование плавильного процесса доменных печей». Это было первое в России теоретическое исследование теплового баланса доменных печей, работающих на древесном угле. В 1896 года Павлова приглашают на один из крупнейших отечественных металлургических заводов — Сулинский — на должность заведующего доменным производством.
Это было известное в стране предприятие. На нём, к примеру, изготовлялись трубы для московского водопровода. Металлург-новатор на Сулинском заводе освоил и усовершенствовал доменную плавку на антраците. Под руководством Павлова проводится реконструкция доменного производства, вносятся существенные конструктивные изменения, вводится в строй третья доменная печь.
Павлов руководит реконструкцией и Таганрогского металлургического завода. Ещё будучи практиком, Михаил Александрович обратил на себя внимание глубиной научных познаний в металлургическом деле. До 1917 года им были опубликованы такие научные труды, как «Атлас чертежей по доменному производству», «Определение размеров доменных печей», «Тепловые балансы металлургического производства», «Расчёт доменных печей». Он активно сотрудничал с различными научными журналами, для многих из которых являлся постоянным автором.
С 1910 года М. А. Павлов — бессменный редактор открывшегося «Журнала русского металлургического общества». Педагогическая деятельность учёного-металлурга началась с 1900 года, когда он стал преподавать в Ектеринославском высшем горном училище (ныне Днепропетровский горный институт). С 1904 по 1930 год Павлов — профессор Санкт-Петербургской (Петроградской, Ленинградской) горной академии. Одновременно с 1921 по 1930 год — профессор Московской горной академии. Его заслуги в металлургическом деле были общепризнанными.
В 1927 году Михаил Александрович избирается членом-корреспондентом Академии наук СССР. С 1932 года он действительный академик АН СССР. С 1930 по 1941 год академик М. А. Павлов работает профессором Московского института стали. В годы советской власти его научный талант получил мировое признание. Он участвует в проектировании крупнейших металлургических заводов, доменных печей и сталеплавильных агрегатов. В своих научных разработках Павлов большое внимание уделяет расширению железорудных и топливных ресурсов металлургического производства.
Так, в частности, академик возобновляет экспериментальные работы по использованию торфа для доменной плавки, освоению выплавки чугуна из уральских титаномагнетитов и природно-легированных руд Халиловского месторождения в Оренбургских степях, руководит работами по агломерации и обогащению бедных железных руд, осуществляет первые плавки на офлюсованном агломерате. Академик М. А. Павлов многое сделал в области экспериментальных исследований по внедрению кислородного дутья в металлургии. Это было совершенно новое направление в науке о плавке металла.
В годы Великой Отечественной войны 1941–1945 годов труды великого учёного пошли на службу защиты Отечества. За выдающийся вклад в развитие металлургического производства Михаил Александрович в 1943 году награждается Сталинской премией, а в 1945 году ему присваивается звание Героя Социалистического Труда. Научный багаж учёного огромен. Его перу принадлежит более двухсот научных статей, а также ряд крупных монографий по актуальным проблемам металлургического производства. Всемирную известность получили его работы по расчёту доменных печей.
Павлова не случайно называли «основателем доменщиков». Книга академика «Металлургия чугуна» была переведена на многие языки. Сын донского казака из станицы Усть-Быстрянской, ставший прославленным металлургом-новатором, стал обладателем многих высоких наград Советского Союза. Среди них — пять орденов Ленина, орден Трудового Красного Знамени. Умер академик М. А. Павлов в январе 1958 года и был похоронен в Москве.