Долгое время территория Павловского района входила в так называемое «Дикое поле», то есть местность, которую пытались контролировать то татары, то русские отряды. Российское государство крепло, стало всё чаще обращать свои взоры на юг, и в конце ХVI века произошло постепенное вхождение территории Павловского района в состав стремительно развивающейся державы.
В ХVII столетии, в связи с ослаблением татарских набегов, начинается хозяйственное освоение района. В это время отмечается возникновение промысловых угодий как в районе, так и по всей стране.
В 1615 году впервые упоминается в Дозорной книге Шипов лес, который ныне расположен на территории Павловского и Бутурлиновского районов.
В 1685 году в устье реки Осередь возникает небольшое черкасское (украинское) поселение. До основания самого Павловска остаётся чуть больше 20 лет.
Возникновение описываемого районного центра в том месте, где он расположен и ныне, связывают с активной деятельностью Петра Первого.
Известно, что изначально корабли для молодого российского флота строили на реке Воронеж — в пределах нынешних Воронежской, Липецкой и Тамбовской областей. Однако сама река Воронеж во все времена своего существования являлась рекой неглубокой, склонной к обмелению. В связи с этим верфи и адмиралтейство из Воронежа не раз переносили, всё время двигаясь в южном направлении.
Во время одного из плаваний в сторону Азова по Дону император Пётр и заприметил место слияния рек Осередь и Дон. Последний в этом месте был весьма широк и удобен для основания верфи. В пользу этого говорило и наличие леса — как в пойме Дона, так и в Шиповом лесу, о котором Пётр также был осведомлён.
В общем, после соответствующего распоряжения государя в 1709 году был основан Павловск. Вначале новое поселение именовалось Осередом, или Осередской крепостью. Естественно, в первую очередь тут были возведены верфи и дерево-земляная крепость.
Интересно, что к строительству нового города приложили руку и шведы. После Полтавской битвы, в 1709 году, в Осеред пригнали 2754 рядовых пленных шведов и унтер-офицеров, а также 77 придворных слуг самого Карла ХII. Домой они отправились только через год.
В 1711 году, после очередной войны с Турцией, Россия вынуждена была отдать Азов и Азовское побережье туркам. Поэтому из Павловской крепости (расположенной в Приазовье) были спешно переселены все жители в Осеред. После этого Осередская крепость стала именоваться НовоПавловской крепостью, а в скором времени — Павловском.
Пётр Первый бывал в Павловске неоднократно. Последний раз он посетил его в декабре 1722 года вместе с Екатериной, возвращаясь из Астрахани в Москву. Следует заметить, что, помимо фортификационных сооружений, в Павловске построили дома для рабочих и оружейные склады. А для императора возвели красивый деревянный двухэтажный дворец и даже завели так называемый «государев зверинец», что-то вроде зоопарка. Возле этого заведения устроили фруктовый сад, куда удалось привезти виноградные побеги из далёкой Венгрии и южной Германии.
В 1711 году на павловской верфи под руководством мастера Ричарда Козенца были заложены 2 корабля, 1 фрегат, 10 провиантских судов.
В 1712—1714 годах комендантом Павловской крепости являлся Пётр Васильевич Измайлов. Он же в 1721−25 гг. был губернатором сперва Азовской, а затем (после упразднения последней) Воронежской губернии.