Родился 11 августа 1961 г. в с. Хотькове Думиничского района Калужской области.
В 1984 г. окончил Калужский филиал Московского высшего технического училища им. Н. Э. Баумана по специальности "турбиностроение".
В 2003 и 2005 гг. проходил профессиональную переподготовку в Институте бизнеса и делового администрирования Академии народного хозяйства при правительстве РФ (ныне Российская академия народного хозяйства и государственной службы при президенте РФ) по программам "Директор по экономике и финансам" и "Мастер делового администрирования".
Кандидат технических наук. В 1998 г. защитил диссертацию на тему "Повышение эффективности использования центробежных нагнетателей с газотурбинными установками в газотранспортных системах".
В 1984–1987 гг. работал сменным инженер, сменным диспетчером, начальником компрессорной станции производственного объединения "Тюментрансгаз".
С 1987 по 1995 г. – заместитель начальника – главный инженер линейно-производственного управления, начальник производственного отдела по эксплуатации компрессорных станций дочернего предприятия "РАО "Газпром" "Тюментрансгаз.
В 1995–1996 гг. – заместитель генерального директора дочернего предприятия "Тюментрансгаз" РАО "Газпром".
С 1996 по 2008 г. – генеральный директор ООО "Тюментрансгаз" ОАО "Газпром".
В 2001–2011 гг. - депутат Думы Ханты-Мансийского автономного округа - Югры III, IV и V созывов. Занимал пост заместителя председателя комиссии регионального парламента по бюджету, финансам и экономической политике.
В 2008-2011 гг. - генеральный директор ООО "Газпром трансгаз Югорск".
С 2011 г. - депутат Государственной думы РФ.
Был избран 4 декабря 2011 г. в Госдуму РФ VI созыва в составе федерального списка кандидатов, выдвинутого Всероссийской политической партией "Единая Россия" (региональная группа от Ханты-Мансийского автономного округа). В 2011–2015 гг. - заместитель председателя комитета по энергетике, курировал вопросы законодательного регулировании деятельности в области газовой промышленности. 21 апреля 2015 г. занял пост председателя комитета по энергетике.
18 сентября 2016 г. избран в Государственную думу РФ VII созыва от партии "Единая Россия" по Ханты-Мансийскому одномандатному избирательному округу №222. Набрал 45,86% голосов, второе место в округе занял кандидат от ЛДПР Евгений Марков (17,6%). 5 октября 2016 г. Павел Завальный вновь возглавил думский комитет по энергетике. Входит в состав фракции "Единая Россия".
С 2021 г. - депутат Государственной думы РФ VIII созыва от "Единой России". Был избран 19 сентября 2021 г. по Ханты-Мансийскому одномандатному избирательному округу №222 (ХМАО). Набрал 44,74% голосов (второе место в округе занял депутат Думы Ханты-Мансийского автономного округа - Югры Алексей Савинцев от КПРФ, 11,14%). Член фракции "Единая Россия". С 12 октября 2021 г. по 23 июля 2024 г. - председатель комитета Госдумы РФ по энергетике. С 30 июля 2024 г. - первый заместитель председателя комитета Государственной думы по энергетике.
Президент Федерации бильярдного спорта России.
Награжден медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (2006). Имеет благодарность правительства РФ (2016), Почетную грамоту правительства РФ (2019).
Лауреат премии правительства РФ 2004 г. в области науки и техники.
Автор около 30 научных публикаций по проблемам прогрессивной экологии строительства магистральных газопроводов.