В 1773 г. Павел, которому только что исполнилось девятнадцать лет, женился на дочери протестантского ландграфа Гессен-Дармштадтского, своенравной семнадцатилетней принцессе Августине-Вильгельмине, которая после перехода в православие получила имя Натальи Алексеевны. Она умерла от родов 15 апреля 1776 г., и великий князь в том же году женился второй раз на семнадцатилетней принцессе Софии-Доротее Вюрттембергской-Мемпельгардской. С ней, получившей после необходимого перехода в православную веру имя Марии Федоровны, Павел жил в семейной гармонии. Рождение десяти детей, прежде всего двух сыновей: Александра (1777 г.) и Константина (1779 г.), осчастливило не только родителей, но и страстно желавшую иметь преемников мужского пола Екатерину II, которая лично заботилась о воспитании обоих внуков.
В 1781–1782 гг. Павел под именем графа Северного совершил путешествие, длившееся четырнадцать месяцев. Он посетил Австрию, Италию, Францию и Нидерланды, а также Швейцарию и Штуттгарт. Тогдашняя Европа, очевидно, показалась ему упорядоченным миром. Это представление особенно касалось Пруссии, короля которой Фридриха Великого русский великий князь безгранично почитал. Под впечатлением от личных встреч с Фридрихом Павел стал решительным поборником пропрусской политики России; он видел безусловные примеры для подражания в прусском военном деле и в прусском государственном управлении.
Самой большой проблемой Павла в то время, когда он был великим князем, была скука. С 1783 г. он предпочитал находиться в Гатчине, подаренной великокняжеской семье императрицей по случаю рождения дочери Александры. Там он не только посвящал себя семейной жизни, но и разрабатывал всевозможные планы усовершенствования государства и общества. Но охотнее всего он предавался своей страсти — игре в «солдатики»: он создал одетую в прусское сукно и обученную прусской тактике «армию», которая в 1796 г. состояла из почти 2400 человек, и в любое время года лично руководил ежедневной многочасовой строевой подготовкой.
С миром политических представлений наследника престола знакомят нас документы, составленные Павлом в конце 1787 — начале 1788 гг., когда он готовился к участию в войне против турок. Опираясь на свое специфическое восприятие Монтескье, он раскрывает себя как приверженца той точки зрения, что большая страна для «упрощения управления» нуждается в самодержавии, соединяющем в себе «силу закона» и быстроту единоличной власти. Он считает необходимым собрать, упорядочить и адаптировать старые законы, но не создавать новое уложение. Кроме того, он поддержал проект своего наставника Панина, который тот уже представлял Екатерине II в 1762 г. об учреждении Императорского совета, который должен был стоять на стороне монарха, обладавшего властью при принятии решений. Высказывания об отдельных «сословиях» раскрывали намерение ужесточить обязательную службу дворян и отменить их некоторые привилегии. О духовенстве говорилось, что оно заслуживает уважения только за распространение истинной божественной идеи, но не за распространение суеверий. От городского среднего сословия, занимавшегося промыслами, торговлей и ремеслами, Павел ожидал заботы о том, чтобы общество не страдало от дефицита чего-либо. Четвертое «сословие», крепостное крестьянство, следовало стабилизировать, признав «классом правоспособных подданных». Во внешней политике великий князь показал себя сторонником политики равновесия. Хотя он и считал Россию достаточно сильной для самостоятельного существования, но выступал за компромисс между государствами. Его практическая рекомендация в значительной степени определялась симпатией к Пруссии: учитывая идею Панина, наследник престола высказывался за «коалицию с державами Севера», потому что ее преимущество, по его убеждению, состояло в том, что эти государства больше нуждались в партнерстве с Россией, чем она сама, и что споры с ними из-за первенства исключены.