Пацифизм Долгорукова не был тождественен антимилитаризму. «Сейчас, – подчеркивал он после нападения Германии на Россию, – ничего не остается делать, как помнить главную цель – победу». С началом войны он в качестве начальника передового санитарного отряда Всероссийского союза городов находился с декабря 1914 до середины апреля 1915 года при армии в Галиции, был на передовой. Во фронтовой обстановке в полной мере проявились свойственные Павлу смелость и хладнокровие: при самом сильном обстреле он не терял самообладания, не кланялся пулям. В этом не было позы, его вообще отличала естественность поведения.
Февральская революция не изменила отношения Павла к войне и армии. Он, как и прежде, придавал первостепенное значение фронту и победоносному окончанию войны. В приветственной речи, произнесенной Павлом от имени ЦК на первой послефевральской кадетской конференции, он акцентировал внимание делегатов на важности поддержки лозунга продолжения войны «до полной и окончательной победы над врагом». Помимо задачи «изгнания противника из пределов России», победа стран согласия могла бы, как полагал Павел, способствовать тому, что «волна демократизма, поднятая великой русской революцией, докатится и до центральных европейских держав и сметет с них последние признаки абсолютизма и феодализма».
В апреле 1917 года Павел выехал с мандатом думской комиссии в армейские подразделения, объехал 28 полков, принял участие в 35 митингах. Хотя он вынужден был констатировать наличие элементов разложения, он все же вынес из поездки в целом оптимистическое впечатление о боеспособности армии. На майской конференции кадетов Павел доказывал, что «с этой армией можно воевать, надо только много над ней работать»: систематически посещать фронт и снабжать его необходимой литературой.
Типичная для либеральных кругов эйфория послефевральских дней практически не затронула Павла Долгорукова – он, например, был в числе немногих, не нацепивших красного революционного банта. На фоне бурной административной деятельности кадетов, занимавших посты в различных звеньях государственного аппарата, поведение Долгорукова, сторонившегося должностей, производило впечатление некоего диссонанса, а по сути свидетельствовало о зреющем разочаровании. Его тревожили явные признаки разрушения русской государственности. С самого начала он не мог признать оправданным формирование Временного правительства без твердой опоры на Государственную думу, считая, что при таком подходе кабинет просто «повиснет в воздухе». Позднее он ратовал за устранение двоевластия правительства и Советов, за укрепление авторитета центральной власти. Судя по всему, еще до Октябрьского переворота Долгоруков склонялся к поддержке диктатуры как единственной силы, способной вывести страну из кризиса.
Важную роль в оздоровлении ситуации, по мнению Долгорукова, могло сыграть и Учредительное собрание. Прервав свой затянувшийся «отпуск», Павел включился с сентября 1917 года в напряженную избирательную кампанию, баллотируясь в состав Учредительного собрания от Московской губернии. Как один из лидеров кадетов, он заявлял, что партия на выборах должна стать носителем начал государственности. Объезд Павлом уездных городов был прерван Октябрьским вооруженным восстанием. Однако на выборах 14 ноября он прошел в депутаты единственным из списка кадетов по своему округу.
По горькой иронии судьбы, день открытия Учредительного собрания (первоначально намеченный на 28 ноября), с таким нетерпением и надеждами ожидавшийся Павлом Долгоруковым, окончился для него тюремной камерой в Трубецком бастионе Петропавловской крепости. Приехав 28 ноября в Петроград, он направился на оговоренное место встречи кадетских депутатов – к графине С.В. Паниной. К несчастью, его вовремя не предупредили об аресте графини и о засаде, устроенной на ее квартире, где он и был задержан. Формальным поводом к аресту Павла Долгорукова (а вместе с ним и других лидеров кадетской партии, А.И. Шингарева и Ф.Ф. Кокошкина) явилось обвинение в отказе передать большевикам денежные средства бывшего Министерства народного просвещения. Эти средства находились у Паниной в силу исполнения ею обязанностей товарища министра народного просвещения в последнем Временном правительстве. Было, однако, очевидно, что Долгоруков, Кокошкин и Шингарев, находясь в Москве, не могли иметь какого-либо отношения к столичным министерским деньгам. Однако к вечеру подоспело «юридическое обоснование» ареста – подписанный Лениным декрет Совнаркома, в котором кадеты объявлялись «партией врагов народа» и указывалось, что члены кадетских руководящих учреждений «подлежат аресту и преданию суду революционных трибуналов».