Георгиевская награда давала право лечиться унтер-офицерам и солдатам в офицерских госпиталях, и Батов в тяжелом состоянии в санитарном поезде был доставлен в Петергоф. В госпитале было достаточно времени, чтобы обдумать окопные беседы с большевиком Савковым, разобраться в подлинном характере империалистической войны, о которой говорил Алексей Савков.
В конце февраля размеренную жизнь госпиталя нарушила весть о массовых забастовках и демонстрациях в Петрограде, о выступлениях питерского пролетариата. Раненые собирались в палатах и оживленно обсуждали развертывающиеся революционные события. И вдруг ошеломляющая новость — царизм свергнут… По-разному она была воспринята в привилегированном офицерском госпитале. Здесь же, в госпитале, П. И. Батова застала Великая Октябрьская социалистическая революция. Но к этому времени он уже твердо знал, что именно этой революции, народу он должен отдать свои силы, и горько сетовал на судьбу, приковавшую его к госпитальной койке. Раны залечивались медленно, и только в начале 1918 года Павел предстал перед медицинской комиссией.
— Что же делать, дорогой, — сказал ему председатель комиссии, — ранение у вас тяжелое… Нельзя вам служить в армии…
Но все же просьбы помогли. Батову был предоставлен трехмесячный отпуск с пребыванием в Рыбинске в распоряжении гарнизонного начальника. В конце февраля 1918 года прозвучал ленинский призыв «Социалистическое Отечество в опасности!». Со стен кричали плакаты: «Ты записался добровольцем?» И Батов пошел в военкомат, где сначала получил отказ: рана еще не совсем зажила. Еще несколько раз побывал он у рыбинского военкома. В конце концов он помог Батову определиться на должность помкомвзвода в 1-й Рыбинский стрелковый полк.
— Только имей в виду, Батов, на фронт пока не пустим. Человек ты грамотный, воевавший, будешь готовить маршевые пополнения. Впрочем, и здесь, возможно, придется понюхать пороху. У нас, сам знаешь, тут неспокойно.
И действительно Батову пришлось не только обучать пополнения, но и вместе с ними участвовать в подавлении белогвардейских и кулацких мятежей, которые вспыхивали в Ярославле, Рыбинске, Мологе, Пошехонье.
К концу гражданской войны Батов командовал ротой. Дальнейший путь для него был ясен — служить в Красной Армии, учиться и овладевать сложной военной наукой. Мечта об учебе осуществилась только в 1925 году, когда Батов был направлен на стрелково-тактические курсы усовершенствования комсостава РККА, которые сокращенно называли курсами «Выстрел». Они были созданы в конце 1918 года на базе старой офицерской стрелковой школы в Ораниенбауме под Петроградом, осенью 1922-го — переведены в Москву в здание бывшего 1-го Московского кадетского корпуса в Лефортове. К 1926 году курсы «Выстрел» стали авторитетнейшим учебным заведением Красной Армии, их с уважением называли «Полевой академией».
Батов был зачислен на курсы среднего командного состава. В это же время на курсах старшего комсостава, куда направлялись командиры полков и батальонов, учились будущий Маршал Советского Союза А. М. Василевский, многие другие командиры, ставшие впоследствии видными советскими военачальниками. С увлечением Павел Иванович изучал тактику, стрелковое дело, методику обучения войск, обществоведение. В рамках общей тактики на курсах давались неплохие знания по артиллерии, военно-инженерному делу, связи, топографии, устройству тыла. С разрешения командования Батов посещал лекции по основам стратегии и военной администрации, которые читались на курсах старшего комсостава. Перед личным составом часто выступали С. С. Каменев, А. И. Егоров, М. Н. Тухачевский, Б. М. Шапошников и другие военачальники. Вспоминая те дни, Батов не раз говорил:
— Несмотря на сравнительно короткий срок обучения, курсы много мне дали и в теории, а главное, в области решения практических задач воинского обучения и воспитания.
После окончания в 1927 году курсов Батов служил начальником полковой школы, командиром батальона в 1-й Московской Пролетарской стрелковой дивизии. Военная судьба на много лет связала его с этой дивизией. Он всегда считал службу в ней большой для себя школой жизни. В 1929 году Павел Иванович был принят в ряды Коммунистической партии. В 1931 году его назначили начальником штаба, а в 1933 году командиром 3-го стрелкового полка. О его службе того периода говорит аттестация, написанная в 1936 году комдивом Л. Г. Петровским: «Тов. Батов командует полком в течение трех с лишним лет. В течение этого времени полк занимает первое место в дивизии по всем разделам боевой и политической подготовки… У меня есть вера в 3-й с. п. и уверенность в командире 3-го с. п. тов. Батове, что будет сделано все, чтобы выполнить приказ…»