Служил летнабом (летчик наблюдатель) в составе 57 бомбардировочного авиаполка, базировавшегося на аэродроме Чернышовка в Приморье. Полк имел на вооружении самолеты СБ.

С 06 июля 1941г. полк начал перелет на аэродром Сасово (Рязанская обл.). В конце июля в Сасово полк был переформирован в два полка. 1-я и 2-я авиаэскадрильи составили 57 «А» скоростной бомбардировочный авиаполк (командир полка майор Суржин Иван Семенович, помощник командира полка- старший лейтенант Кожевников Василий Дмитриевич).

С 08 по 20 августа 1941г. Александр Александрович совершил 4 боевых вылета на разведку войск противника в районы Рославль, Сеща, Дурмановка, Морозовка и др.

22 августа полк вошел в составе 10 смешанной авиадивизии. На вооружении имел 15 самолетов СБ.

22 августа звено под командованием старшего лейтенанта Кричевского Льва Сауловича, в экипаж которого входил Александр Александрович,  бомбило район Богданово, Городчана.

28 августа устроен пожар в расположении штаба противника д.Вербилово.

30 августа- бомбардировка войск противника в Утеково и Красной Слободе.

31 августа- в Казаки и Куш.

01 сентября- колонну автомашин в районе д.Пещик.

06 сентября- войска противника, отходившие из Ельни на Починок и Стодомице.

08 сентября- скопление войск противника в районе Вербилово- Борок- Амшара.

К 14 сентября 1941г. штурман эскадрильи лейтенант Павлов совершил еще 11 боевых вылетов. Был представлен к ордену Красного Знамени. Приказ о награждении от 23 ноября 1941г.

29 сентября 1941г. полк был переименован в 450 скоростной бомбардировочный авиаполк. В составе полка осталось 5 исправных самолета и 4- требующих ремонта.

Ночью 03 октября 1941г. в 04-00 три самолета полка вылетели для атаки мотомехколонны противника на шоссе Рославль- Екимовичи. В 04-39 экипажи атаковали цель. Из-за плохих метеоусловий все три экипажа при возвращении с боевого задания потеряли ориентировку. Экипаж: комиссар полка старший политрук Бритов Петр Кононович, штурман полка лейтенант Степин Кузьма Иванович и стрелок-радист старший сержант Петров Александр Васильевич, пройдя по расчету пути и времени аэродром не обнаружил. Дождавшись рассвета, восстановил ориентировку и сел на свой аэродром. Остальные два экипажа: командир звена старший лейтенант Кричевский Лев Саулович, лейтенант Павлов Александр Александрович, сержант Виноградов и командир эскадрильи старший лейтенант Исаев Михаил Андреевич, старший лейтенант Сильченко Александр Филиппович, старший сержант Горкин Леонид Константинович так же возвратились на свой аэродром (Козельск).

07 октября 1941г. с 10-00 до 14-00 одиночными самолетами полк вылетал на разведку и бомбардировку войск противника в район Юхнов- Спас-Деменск. Экипажи в заданных районах противника не обнаружили. Совершено 8 вылетов. 4 экипажа не возвратились с задания. В полку осталось 2 исправных и 2 неисправных самолета СБ. К исходу дня противник занял Сухиничи и передовыми частями вышел к Козельску. Исправные самолеты были перегнаны на аэродром Серпухов. Два неисправных самолета по приказу капитана Дубового были уничтожены. По этому факту командиром дивизии подано ходатайство в военный трибунал о придании виновных суду.

12 октября 1941г. полк совершил 3 самолетовылета. Вел разведку железных дорог, бомбардировал станцию Козельск и колонну автомашин в районе Медынь. К концу дня в полку остался 1 исправный самолет. 

В ночь с 13 на 14 октября полк вел разведку и бомбардировал войска противника в районе Юхнов, Мосальск, Спас-Деменск, совершив 2 вылета.

15 октября 1941г. личный состав полка направлен в г.Чкалов на доукомплектование и переучивание на самолет Пе-2. 

В составе полка лейтенант Павлов совершил 26 успешных боевых вылетов, 3 из которых- ночные.

В мае 1942г. полк расформирован, командование и летный состав были переданы в состав формировавшегося 4 дальнего разведывательного авиационного полка (командир полка майор Берман Семен Давидович, с февраля 1943г. подполковник Артемьев Борис Павлович). На вооружении полк имел самолеты Пе-2, Пе-3, впоследствии,  американские самолеты «Аэрокобра».

В мае 1943г. Александр Александрович был назначен заместителем командира 3 авиаэскадрильи по политчасти (командир эскадрильи Герой Советского Союза капитан Конкин Михаил Парфентьевич).

16 июня 1943г. полк был преобразован в 98 отдельный гвардейский разведывательный авиаполк.

Гвардии капитан Павлов выполнил 10 успешных боевых вылетов на разведку тылов противника.

В сентябре 1944г. был представлен к ордену Красного Знамени, приказом от 22 октября 1944г. награжден орденом Отечественной войны II степени.

Награжден медалью «За оборону Сталинграда».

За долголетнюю и безупречную службу в ноябре 1944г. был награжден медалью «За боевые заслуги».

В 1945г. назначен старшим летчиком-наблюдателем полка.

Совершил 15 успешных боевых вылетов на разведку в районы Шнайдемюль, Нойштеттин, Хойница, Староград, Тчев, Данциг, Гдыня, Штольп, Кезлин, Альтдамм, Свинемюнде,Нойбранженбург, Пренцлау, Гтральзунд, остров Рюген, Духеров и др. Произвел фотографирование портов Данциг, Гдыня и Кенигсберг.

07 мая 1945г. гвардии капитан Павлов был представлен к ордену Красного Знамени, приказом от 08 июня 1945г. награжден орденом Отечественной войны I степени.

Награжден медалями «За взятие Кенигсберга», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

За долголетнюю и безупречную службу в ноябре 1945г. был награжден орденом Красной Звезды, в 1950г.- орденом Красного Знамени, в 1956г.- орденом Ленина.

Гвардии майор Павлов вышел в отставку 10 декабря 1955г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.