Павел Михайлович Смирнов родился 15 декабря 1908 года в городе Астрахани в семье рыбака. Русский. В 1919 году Павел поступил в церковно-приходскую школу. Здесь он увлекался сборкой моделей планеров и аэропланов, и, как и многие его сверстники, мечтал о небе.

В 1922 году Павел продолжил учиться: окончил торговую школу и курсы художников-декораторов. Еще одним увлечением Павла стала живопись. Но после смерти отчима, Павлу пришлось пойти на работу на рыбный баркас. После совершеннолетия работал инструктором по физической культуре. В 1929 году женился, и в том же году был призван в армию. Проходил службу в танковой части в Саратове.

В 1933 году у Павла родился сын Вадим, но через три года семью Смирновых постигло большое несчастье: жена умерла от заражения крови.

Павел Смирнов устроился на работу в школу в поселке Кировский Камызякского района Астраханской области, где преподавал физическую культуру, пение и рисование. По его инициативе и прямом участии был создан кружок самодеятельности, где Павел не только выступал на сцене, но и сам шил костюмы. В 1936 году П.М. Смирнов занял первое место на спартакиаде по физкультуре в городе Сталинграде. Он был искусным конькобежцем, танцевал на льду вальс, «делал фигуры».

23 июня 1941 года добровольно вступил в Красную Армию. По воспоминаниям его матери: «Я его провожала с Астраханского вокзала и давала крепкий наказ: «Смотри, сынок, в плен не сдавайся этим мерзавцам!» А он мне ответил: «Милая мама, никогда этой подлой мрази не сдамся. Или грудь в крестах, или голова в кустах». В действующей армии — с 1942 года.

Павел Смирнов принял участие в боях завершающего этапа Сталинградской битвы в составе экипажа тяжелого танка КВ 344-го танкового батальона 91-й отдельной танковой бригады в составе:
командир танка лейтенант А.Ф. Наумов;
командир орудия младший сержант П.М. Норицын;
заряжающий орудия сержант Ф.Г. Ганус;
механик-водитель старшина П.М. Смирнов;
радист младший сержант Н.А. Вялых.

13 - 14 января 1943 года в составе экипажа уничтожил два танка противника, артиллерийскую батарею, четыре миномета, пять пулеметов, семь дзотов, пять автомашин, а также до 120 солдат и офицеров противника. В одном из боев танк был подбит. Под защитой артиллерийского и пулеметного огня танка командир танка А.Ф. Наумов и механик-водитель П.М. Смирнов быстро устранили неисправность и возвратились в танк, чтобы продолжать бой. Участник пяти танковых атак. За эти бои приказом командующего фронтом К.К. Рокоссовского А. Ф. Наумов и П.М. Смирнов были награждены орденом Красной Звезды, а члены экипажа младший сержант П.М. Норицын и радист Н.А. Вялых — медалями «За отвагу».

Снабжение окруженных немецких войск в Сталинграде осуществлялось через последний оставшийся аэродром «Питомник». Для перекрытия этого канала снабжения генерал-лейтенант К.К. Рокоссовский ввел в бой 91-ю отдельную танковую бригаду полковника И.И. Якубовского. При подготовке атаки на «Питомник» танкистам 344-го танкового батальона было приказано овладеть высотой Безымянная и хутором Новая Надежда (Сталинградская область), лежавшими на подступах к немецкому аэродрому. 21 января 1943 года за пять часов беспрерывного боя экипажем тяжелого танка КВ лейтенанта А.Ф. Наумова было уничтожено 5 вражеских танков, 24 автомашины с пехотой, 19 орудий и минометов, 15 пулеметных точек противника, 5 дзотов, а также истреблено до сотни солдат и офицеров.

В бою танк был подбит, но экипаж, вместе с заряжающим орудия сержантом Ганус Ф.Г., включенным в состав перед самим боем, продолжал вести огонь из пушки и пулеметов. После того как закончились боеприпасы, пехота противника подошла к машине. Танкистам предлагали сдаться в плен, но экипаж ответил отказом: «Мы русские и фашистам в плен не сдаемся пока будем живы» Тогда немцы облили танк бензином и подожгли. Танкисты, погибая, пели «Интернационал». Весь экипаж погиб.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 сентября 1943 года за мужество и героизм, проявленные в ходе Сталинградской битвы старшина Смирнов Павел Михайлович посмертно удостоен звания Героя Советского Союза.

Останки героев похоронили с воинскими почестями возле хутора Новая Надежда Городищенского района Волгоградской области. На месте гибели экипажа воздвигнут монумент в исполнении скульптора А.В. Голованова, который запечатлел последние минуты героев-танкистов. Надпись на памятнике: «Великие подвиги ваши бессмертны. Слава о вас переживет века».

Навечно зачислен в списки воинской части. Мемориальная плита с именем П.М. Смирнова установлена на Мамаевом Кургане в Волгограде.