С октября 1953 года — преподаватель Ленинградской духовной семинарии и академии, а также исполняющий обязанности секретаря Учебного комитета Московской Патриархии.
С ноября 1954 года — настоятель в разных церквях Ставропольской епархии, а затем настоятель церкви в городе Кисловодске.
С 7 июля 1957 года — епископ Молотовский (Пермский) и Соликамский. В этот период в епархии была закрыта треть приходов. Не желая мириться с произволом, предложил создать при облисполкоме комиссию для решения судьбы намеченных к закрытию приходов, но ему не удалось добиться создания такой комиссии.
По настоянию обкома КПСС, управления КГБ и местного уполномоченного по делам религии был переведён в Астрахань.
С 15 сентября 1960 года — епископ Астраханский и Енотаевский. Много проповедовал, его частые богослужения привлекали множество верующих. Обладал мистическим складом души, был аскетом, всегда помогал неимущим, нищим, обитавшим у церковных оград.
По воспоминаниям современников, «по сути своей, вся его жизнь превратилась в постоянную духовную брань, и не только внутреннюю, но и внешнюю с властями и миродержателями века сего. Причина этой брани скрывалась в самой натуре архиепископа Павла — прямой, открытой, преданной православию, не идущей ни на какие уступки и компромиссы».
Во время одного из богослужений в Астрахани несколько человек напали на него и стали с бранью срывать с архиерея облачение. Сразу же после службы его увезли из храма на «Скорой помощи».
С 25 февраля 1964 года — архиепископ.
С 23 июня 1964 года — архиепископ Новосибирский и Барнаульский. Перевод из Астрахани популярного архиерея вызвал печаль среди верующих, которые обращались к Патриарху Алексию I с ходатайством об отмене этого решения, однако оно было оставлено в силе.
На новом месте служения проявил себя как ревностный проповедник, старавшийся посещать все приходы тогдашней обширной епархии, принципиальный защитник православия.
В 1965 году подписал составленное архиепископом Ермогеном (Голубевым) обращение к Патриарху Алексию I с просьбой отменить навязанные советской властью решения Архиерейского собора 1961, умаляющие права духовенства.
В 1971 году во время работы предсоборной комиссии обратился к председателю комиссии митрополиту Крутицкому и Коломенскому Пимену с предложением, в котором высказал пожелание пересмотреть на предстоящем Поместном соборе решения Архиерейского собора 1961, в частности раздел «О приходах», внеся в него изменения, расширяющие права духовенства в приходских делах.