Походить з давньої священицької родини, його пращури — козацького роду, про що він свідчить у своєму творі «Детям моим».
У своїх листах до дітей він пише: «Наши фамилии в ХVІІІ в. писались Флоринские и только в ХІХ в., неправильно, стали писатися Флоренские…». Серед представників роду п’ять випускників
Після закінчення загальноосвітньої гімназії в Тифлісі вступив на математичний факультет Московського університету. Під час навчання паралельно вивчав філософію, цікавився релігією, вченням Володимира Соловйова, входив до кола символістів.
У студентські роки його духовним учителем стає єпископ Антоній (Флоренсов), який жив на спокої в Донському монастирі Москви.
Після закінчення університету відмовляється від продовження математичних досліджень в університеті і вступає до Московської духовної академії.
У 1908 р. після закінчення академії залишається в ній викладачем філософії. Згодом стає професором, завідувачем кафедри духовної філософії й редактором журналу «Богословський вісник».
1911 р. приймає священицький сан — ректор Московської духовної академії єпископ Волоколамський Феодор висвячує його на ієрея.
1914 р. виходить друком перша велика наукова праця о. Павла «Стовп і ствердження Істини», яка викликала різку критику консервативних російських богословів.
1918 р. Московська духовна академія переміщується із Сергієвого Посаду до Москви, а згодом взагалі закривається під тиском радянської влади.
У 1916—1925 рр. о. Павло пише такі праці, як «Нариси філософії культу», «Іконостас», «Біля водорозділів думки» та інші, які пізніше стали класичними взірцями російського богослов’я.
1921 р. після повного припинення занять у академії о. Павло працює в Головному управлінні енергетики, відновлює свої дослідження з математики та фізики. Друкує низку статей з технічної тематики, пише монографію про діелектрики (1924), здійснює грунтовні наукові дослідження у сфері матеріалознавства. Одночасно працює вченим секретарем Комісії з охорони пам’яток історії та старовини
1928 р. його вперше було заарештовано і вислано до Нижнього Новгорода, звідки він повертається завдяки заступництву Катерини Пєшкової — дружини письменника Максима Горького.
Однак 26 лютого 1933 р. о. Павла знову заарештовують, засуджують, етапують на Далекий Схід, потім на Соловки.
8 грудня 1937 р. його було розстріляно згідно з постановою уповноваженої трійки НКВС у Ленінградській області.
НА ФОТО: Фрагмент картини М. В. Нестерова «Філософи», 1917 р. (Державна Третьяковська галерея, м. Москва, РФ)