Павел Любимов родился в Москве в 1938 году в семье, тесно связанной с кинематографом. Его мать, Валерия Павловна Погожева, работала редактором на Киностудии имени М. Горького, а тётя, Людмила Павловна Погожева, была известным кинокритиком и главным редактором журнала «Искусство кино».
Сам Павел с детства писал рассказы и стихи, мечтал о лингвистике и готовился поступать в Институт иностранных языков. Однако судьба распорядилась иначе. Любимов решил посвятить себя кино и поступил во ВГИК, где учился в мастерских Григория Рошаля и Юрия Геники.
Уже его дипломная работа — «Тётка с фиалками» (1963) — получила премию на кинофестивале в Кракове. Это был яркий старт. Вскоре Любимов стал режиссёром-постановщиком на Киностудии имени М. Горького, где снял свои самые известные картины.
Его творчество отличалось вниманием к обычным людям, к тем драмам и радостям, которые скрыты за фасадом повседневности. Фильм «Весенний призыв» (1976), рассказывающий о буднях советской армии, принёс ему Серебряную медаль имени Довженко. Но настоящую славу Любимову принесли картины о женских судьбах.
В 1966 году на экраны вышла драма «Женщины», основанная на рассказе Ирины Велембовской. История трёх работниц мебельной фабрики, каждая из которых ищет своё счастье, стала не просто фильмом, а культурным явлением.
Картина подарила зрителям два музыкальных хита — «Вальс расставания» и «Любовь-кольцо» Яна Френкеля. А главное — открыла новую звезду: Галину Яцкину, которая до этого снималась лишь в одном фильме. Вместе с ней в картине блистали Инна Макарова и Нина Сазонова.
Любимов умел находить сильные женские характеры. Через 11 лет после «Женщин» он снял «Школьный вальс» (1977) — фильм, который впервые в советском кино затронул тему подростковой беременности. Главную роль сыграла Елена Цыплакова, а её героиня, Зося, стала символом решимости и силы духа.
Одной из самых драматичных страниц в карьере Любимова стала работа над фильмом «Следопыт» (1987). Это была последняя роль Андрея Миронова — актёр умер за день до завершения съёмок. Режиссёр принял трудное решение не переснимать картину с другим исполнителем, оставив её как дань памяти великому артисту.
Любимов пробовал себя в разных жанрах: от романтической экранизации «Бегущая по волнам» (1967) до военной драмы «Второй раз в Крыму» (1984), где снялся Георгий Юматов. Также он срежиссировал более 20 сюжетов для «Ералаша», оставив свой след и в детском кинематографе.
Последние 15 лет жизни режиссёр почти не снимал кино, посвятив себя литературным переводам. Он перевёл более 25 книг с английского, включая технотриллеры и женские романы.
В 2010 году Любимов скончался от рака легких.
Павел Любимов оставил после себя не просто фильмы, а целый мир — честный, трогательный, иногда грустный, но всегда человечный. Его картины и сегодня смотрятся не как архивное кино, а как истории о нас самих.
Похоронен на Ваганьковском кладбище в Москве.
