Родился 22 сентября 1969 г. в Москве в семье инженеров.
В 1991 г. окончил Государственный центральный институт физической культуры (ныне - Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма) по специальности "преподаватель физической культуры", в 1998 г. - Московскую государственную юридическую академию (ныне - Московский государственный юридический университет им. О. Е. Кутафина) по специальности "юриспруденция".
В десятилетнем возрасте в Центральном спортивном клубе армии начал заниматься фехтованием, шпажист. Первый тренер - Валерий Николайчук. С 12 лет принимал участие в соревнованиях детских возрастных групп. В 1986-2007 гг. - инструктор по спорту команды фехтования ЦСКА. С 1987 г. являлся членом сборной СССР по фехтованию. В 1992-2008 г. входил в сборную России.
Чемпион мира среди юниоров 1987 г. (Сан-Паулу, Бразилия) и 1988 г. (Саут-Бенд, штат Индиана, США).
После смерти Валерия Николайчука в 1990 г. тренировался у Владимира Иванова.
Семикратный чемпион СССР и России в личном первенстве (1989, 1993, 2000-2002, 2005, 2007).
Шестикратный чемпион мира. Два раза побеждал в командных соревнованиях (1991, Будапешт, Венгрия - за сборную СССР; 2003, Гавана, Куба) и четыре раза - в личном первенстве (1993, Эссен, Германия; 1994, Афины, Греция; 2002, Лиссабон, Португалия; 2005, Лейпциг, Германия).
Двукратный чемпион Европы в личном первенстве (1996, Лимож, Франция; 2000, Фуншал, Португалия). В 1999 г. стал победителем Кубка мира по фехтованию.
В 2000 г. в Сиднее (Австралия) стал чемпионом XXVII летних Олимпийских игр в личном первенстве. Серебряный призер Олимпийских игр в Барселоне (1992) в личном первенстве и в Атланте (1996) в командном первенстве. Бронзовый призер Олимпийских игр в Сеуле (1988) и в Барселоне (1992) в командном первенстве, в Афинах (2004) в личном первенстве.
С 2001 г. работал управляющим в одном из московских фитнес-клубов сети World Class ("Уорлд класс"), в 2006-2007 гг. был генеральным директором головной компании ООО "Уорлд класс фитнес".
В 2007-2010 гг. - заместитель председателя центрального совета Всероссийского физкультурно-спортивного общества "Динамо" Владимира Проничева.
В 2008 г. завершил спортивную карьеру. В том же году участвовал в телешоу Первого канала "Ледниковый период" в паре с бывшей фигуристкой и солисткой группы "Блестящие" Анной Семенович.
С 25 сентября 2009 г. по 5 октября 2010 г. - член Общественной платы РФ, работал в комиссии по охране здоровья, экологии, развитию физической культуры и спорта, в рабочей группе по проблемам детства и молодежной политике. Был назначен указом президента РФ Дмитрия Медведева.
5 октября 2010 г. распоряжением премьер-министра РФ Владимира Путина назначен заместителем министра спорта, туризма и молодежной политики РФ Виталия Мутко.
В 2011-2012 гг. - руководил российской спортивной делегацией на XXX летних Олимпийских играх в Лондоне.
В 2015 г. был научным руководителем специализированной программы профессиональной подготовки в Национальном исследовательском университете "Высшая школа экономики".
18 июня 2012 г., после создания отдельного Министерства спорта, снова стал заместителем министра Виталия Мутко. В Минспорте курировал развитие летних и зимних олимпийских и неолимпийских видов спорта; государственную аккредитацию и ведение реестра общероссийских и аккредитованных региональных спортивных федераций; политику в сфере международного спортивного сотрудничества.
С 19 октября 2016 г. по 21 января 2020 г. - министр спорта РФ в правительстве Дмитрия Медведева. Сменил на этом посту Виталия Мутко. 18 мая 2018 г. вновь назначен министром спорта. 15 января 2020 г. второе правительство Дмитрия Медведева ушло в отставку, члены кабинета исполняли свои обязанности до 21 января. В новое правительство Михаила Мишустина Павел Колобков не вошел.
2 марта 2020 г. совет директоров "Газпром нефти" назначил Павла Колобкова членом правления и заместителем генерального директора компании по работе с федеральными органами власти.
Входит в комиссию "Спорт и активное общество" Международного олимпийского комитета (с августа 2018 г.).
Член попечительского совета Фонда поддержки олимпийцев России.
Согласно опубликованной декларации о доходах, в 2015 г. доход составил 5 млн 233 тыс. руб.
Согласно опубликованной декларации о доходах, в 2016 г. доход составил 5 млн 742 тыс. руб. Супруга доходов не имела. Совместно с женой владеет квартирой в Испании площадью 60,7 кв. м.
Согласно опубликованной декларации о доходах, в 2017 г. доход составил 6 млн 131 тыс. руб.. супруги - 372 тыс. руб. Совместно с женой владеет квартирой в Испании площадью 60,7 кв. м.
Сумма декларированного дохода за 2018 г. составила 7 млн 562 тыс. руб.. супруги - 1 млн 740 тыс. руб. Совместно с женой владеет квартирой в Испании площадью 60,7 кв. м.
Заслуженный мастер спорта (1992).
Действительный государственный советник РФ II класса (2016).
Полковник запаса (2004).
Награжден орденами Почета (2001), Александра Невского (2019), медалями ордена "За заслуги перед Отечеством" I и II степеней (2006, 1997). Отмечен почетной грамотой президента РФ (2013).
Автор ряда научных публикаций по спортивной медицине.
Женат, двое сыновей и дочь. Супруга - Екатерина, дети - Александр, Михаил и Ольга.