В декабре 1920 года по расформированию инспекции уехал сначала в инспекцию кавалерии Южного фронта (г. Харьков), а оттуда уехал учиться в Омскую объединенную высшую военную школу Сибири — кавалерийское отделение. С 1 января 1921 года по апрель 1922 года был слушателем и одновременно командовал полуэскадроном слушателей этой школы в г. Омске. Окончил отлично и награжден РВС войск Сибири биноклем.
По окончании школы отправлен командиром кавалерийского полка 10-й кавалерийской дивизии (г. Семипалатинск). Так как 10 кд переформировалась в 6-ю Алтайскую отдельную кавалерийскую бригаду, то я был назначен помощником командира полка по строевой части 46 кп в июне 1922 года, село Убинское.
За бытность в горном Алтае дрался против банд Сальникова в районе Убинское и остатков Кайгородова (Бухтарма, Катон, Карагай). В 1923 году вместе с бригадой переброшен на Туркестанский фронт. В феврале, будучи по должности помкомполка, был начальником истребительного отряда и дрался успешно против банды Турдыбая (район Ходжента, кишлак Ляйляк). В августе 1923 года переброшен вместе с бригадой в Восточную Бухару, где и был в основной должности помкомполка, фактически командуя 77-м кавалерийским полком — с начала 1924 по. 1925 год, май месяц. Дрался сам и руководил операциями против банд Ибрагим-Бека, Ала-Назара, Барота, Ходмана, Хаджи-Али, последние три разгромлены, а остатки загнаны в Афганистан. Болел малярией. С октября 1925 по июнь 1928 года учился в Военной академии им. М.В. Фрунзе. По окончании академии с 1 июля 1928 года назначен и командовал 75-м кавалерийским полком 5-й отдельной Кубанской кавалерийской бригады (Даурия) по 1 января 1931 года. Командуя 75 кп, в 1929 году был в боях под Далайнор и Маньчжурией. Полк выполнил четко, быстро и энергично все поставленные задачи и по своей инициативе выполнил ряд задач, которые обеспечили полный разгром противника для всей бригады»{2}.
За эти бои на Китайско-Восточной железной дороге, известные в истории как «Конфликт на КВЖД», командир 75-го кавалерийского полка Д.Г. Павлов 22 февраля 1930 года Приказом № 154 — за отличие при обороне восточных границ Советского Союза — был награжден орденом Красного Знамени.
В 1931 году в жизни Дмитрия Григорьевича происходит важное событие. Командованием было принято решение направить его как молодого и перспективного командира на переподготовку. Ему предстояло, в буквальном смысле, пересесть с лошади на танк. С января по август 1931 года Д.Г. Павлов проходит обучение на Академических курсах технического усовершенствования начальствующего состава при Военно-транспортной академии в Ленинграде. После окончания обучения он получает под свое командование 6-й механизированный полк 6-й кавалерийской дивизии, расквартированный в Гомеле.
Дмитрий Григорьевич энергично берется за повышение боеготовности, технической подготовки и обучение солдат и командиров своего подразделения. Вскоре, благодаря его организаторским способностям и упорной работе, часть становится одной из лучших. Молодого командира не раз отмечало командование и ставило в пример другим. А за успехи в боевой, политической и технической подготовке в 1932—1933 годах он был награжден грамотой ВЦИК и золотыми часами.
С февраля 1934 года Д.Г. Павлов командует 4-й отдельной механизированной бригадой, дислоцировавшейся под Бобруйском. С 12 по 17 сентября 1935 года части бригады участвовали в больших киевских маневрах и показали себя с наилучшей стороны.
22 сентября 1935 года Центральный Исполнительный Комитет и Совет Народных Комиссаров СССР издали постановление «О введении персональных военных званий начальствующего состава РККА». 26 ноября 1935 года народный комиссар обороны СССР приказом по личному составу армии за № 2484 присвоил Д.Г. Павлову воинское звание «комбриг».
Дмитрий Григорьевич принимает участие и в общественной жизни. На проходившем с 14 по 22 января 1935 года в Минске XI Всебелорусском съезде Советов Д.Г. Павлов был избран членом Центрального Исполнительного Комитета Белорусской ССР XI созыва.
К началу 1936 года в Советском Союзе было создано 4 механизированные корпуса, 6 отдельных механизированных бригад, 6 отдельных танковых полков, 15 механизированных полков кавалерийских дивизий и значительное количество танковых батальонов и рот. На 1 января 1936 года 4-я отдельная механизированная бригада комбрига Павлова имела на вооружении 232 танка и 23 бронеавтомобиля. Ее основу составляли различные модификации танка Т-26 (Т-26 — 108 штук; Т-26 химических (огнеметных) — 16; Т-26 саперных — 3; Т-26 радийных — 66; Т-37 линейных — 14; Т-37 радийных — 7; Т-27—4; Т-27 химических — 8; Т-18—6).
Бригада Павлова считалась передовой и была на хорошем счету у командования Белорусского военного округа. 15 августа 1936 года за успехи в боевой и политической учебе комбриг Д.Г. Павлов был награжден орденом Ленина.