Родился 20 декабря 1918 года в селе Менюши Новгородской области, в крестьянской семье. Окончив 10 классов школы, поступил в Ленинградский политехнический институт. Студентом четвёртого курса, в июле 1941 года, ушёл добровольцем в народное ополчение. Участвовал в военных действиях на разных фронтах и закончил войну в 1945 году в Чехословакии.
Война на пять лет отодвинула окончание института. Лишь в 1947 году с дипломом инженера Павлов приехал на Барнаульский котельный завод. Здесь Николай Васильевич работал до 1986 года — года его смерти. Прошёл все конструкторские должности и в 1959 году был назначен главным конструктором. Павлов опубликовал около ста научных работ, получил 14 авторских свидетельств на изобретения, защитил диссертацию на звание доктора технических наук.
Первые рассказы Николая Павлова появились в 1948 году. Затем в журнале «Сибирские огни», а вслед за этим отдельным изданием вышел роман «Конструкторы», позже повести «Горячее лето», «Морозы, метели», сборники новелл «Рассказы о Вадике и Жене», «Клавдия и Тонечка», «Вдвоём», «Годы бегущие», очерки «Навстречу грядущему», «Мои дорогие друзья», «Для большой энергетики».
Прототипами многих героев романа и повестей писателя послужили друзья и товарищи по работе. Произведения Н. В. Павлова отличаются познавательностью, доскональным знанием заводской жизни. Инженерное мышление и помогало, и, отчасти, мешало ему, придавая его произведениям черты строгой конструкции.
Николай Васильевич вёл большую общественную работу. Избирался депутатом Алтайского краевого Совета, заместителем председателя краевого Комитета защиты мира.
За боевые и трудовые заслуги награждён орденами Отечественной войны I и II степени, Красной Звезды, Октябрьской Революции, Трудового Красного Знамени, многими медалями. В 1979 году Н. В. Павлову было присвоено звание «Заслуженный машиностроитель РСФСР».