Генерал от инфантерии (с 30.08.1887), генерал-адъютант (с 15.05.1873). Из дворянского рода, известного со 2-й половины XVI в. Младший сын обер-камергера, члена Государственного совета графа Андрея Петровича Шувалова (1802—1873) от брака с Фёклой (Теклой) Игнатьевной Валентинович (1801—1873). Родился в С.-Петербурге (по другим источникам - в Лейпциге). Образование получил в Пажеском корпусе, по окончании которого 26.05.1849 выпущен корнетом в лейб-гвардии Конный полк. Во время Венгерской кампании 1849 в рядах полка участвовал в походе гвардии к западной границе. 11.07.1854 в чине поручика назначен адъютантом к вел. князю Николаю Николаевичу (старшему) и занимал эту должность до 17.04.1859. В 1854—1855 принял участие в военных действиях во время Крымской войны 1853—1856; за отличие и мужество в сражении под Инкерманом в 1854 награждён 24.10.1854 орденом Св. Анны 3-й степ. с мечами и бантом. 6.12.1855 произведён в штабс-ротмистры, 12.04.1859 - в ротмистры. С 17.04.1859 военный агент (атташе) в Париже. 8.09.1859 назначен флигель-адъютантом к Е.И.В. 17.04.1860 произведён в полковники.
С 15.07.1861 по 17.04.1863 директор Департамента общих дел МВД. В 1863 участвовал в подавлении польского восстания. С 25.05.1863 по 24.11.1864 командовал лейб-гвардии стрелковым Его Величества батальоном. 30.08.1864 произведён в генерал-майоры с назначением в Свиту Е.И.В. С 24.11.1864 по 9.09.1867 командир лейб-гвардии Семеновского полка, затем до 9.08.1877 начальник штаба войск гвардии и Петербургского военного округа (при командующим вел. князе Николае Николаевиче-старшем). Одновременно с 19.07.1869 член Главного военно-тюремного комитета, а с 22.07.1872 помощник председателя Главного комитета по устройству и образованию войск (в обеих должностях до 7.11.1874).
С 9.08.1877 по 17.04.1879 командовал 2-й гвардейской пехотной дивизией. Участник русско-турецкой войны 1877—1878: за особые отличия, оказанные в сражении под Горным Дубняком (12.10.1877), награждён орденом Св. Георгия 4-й степ.; за отличия под Правцем и Ташкисеном и за переход через Балканы удостоен 4.01.1878 ордена Св. Георгия 3-й степ. После трехдневного боя 3—5.01.1878 у Кадыкиоя, Дермен-Дере и Карагача нанёс поражение армии Сулеймана-паши и заставил турок отступить, отбив 110 орудий, за что награжден золотой, украшенной бриллиантами шпагой с надписью «Филиппополь 3, 4 и 5 января 1878 г.». С 17.04.1879 командир Гренадерского корпуса, а с 14.03.1881 по 1.04.1885 командир Гвардейского корпуса.
С 1.04.1885 по 13.12.1894 чрезвычайный и полномочный посол в Берлине и одновременно чрезвычайный посланник и полномочный министр в великих герцогствах Мекленбург-Шверинском и Мекленбург-Стрелицком. Был сторонником всемерного поддержания дружественных отношений с Германией. В январе 1887 вместе со своим братом П.А. Шуваловым вел переговоры с Бисмарком, в результате которых был составлен проект договора о тесном русско-германском союзе, не получивший, однако, одобрения Александра III. В результате переговоров Шувалова с канцлером князем О. фон Бисмарком в июне 1887 ими был подписан договор между Германией и Россией, получивший название «договора перестраховки». Участвовал в подготовке торгового соглашения 1894, прекратившего «таможенную войну» между Россией и Германией. Пользовался особым авторитетом и уважением среди берлинского дипломатического корпуса, считаясь одним из близких друзей императора Вильгельма II; был одним из популярнейших лиц не только придворного Берлина, но среди населения германской столицы.
С 13.12.1894 по 12.12.1896 Варшавский генерал-губернатор и командующий войсками Варшавского военного округа. В должность вступил 7.01.1895. По словам С.Ю. Витте, «он был очень недолго в Царстве Польском и ничем — ни хорошим, ни дурным — себя не проявил. Но как человек он пользовался вообще большими симпатиями; в Царстве Польском он пользовался симпатиями, в особенности среди офицеров, с которыми он любил часто проводить время и пиршествовать... В конце 1896... граф Шувалов заболел, с ним случился удар, а потому он оставил пост варшавского генерал-губернатора». С 14.05.1896 состоял членом Государственного совета. С 1906, в реформированном Государственном совете, состоял неприсутствующим членом. Числился по Генеральному штабу и в полках: лейб-гвардии Семеновском и Московском. В 1853-1863 был членом Петербургского Английского собрания, в 1871-1894 - почётным членом Вольного экономического общества.
Удостоен российских орденов (помимо названных выше) Св. Станислава 2-й степ. (26.08.1856), Св. Владимира 4-й степ. (30.08.1861), Св. Владимира 3-й степ. (30.08.1866), Св. Станислава 1-й степ. (30.08.1868), Св. Анны 1-й степ. с мечами (30.08.1870), Св. Владимира 2-й степ. (30.08.1872), Белого Орла (30.08.1875), Св. Александра Невского (30.08.1882, бриллиантовые знаки к ордену - 30.08.1885), Св. Владимира 1-й степ. (30.08.1891) и Св. Апостола Андрея Первозванного с бриллиантовыми знаками (14.05.1896), а также иностранных орденов Железной Короны 3-й степ. (Австрия, 16.04.1852), Св. Михаила кавалерского креста (Бавария, 16.04.1852), Франциска I 3-й степ. (Королевство обеих Сицилий, 30.05.1852), Георгия кавалерского креста (Парма, 14.06.1852), Льва 4-й степ. (Нидерланды, 26.06.1852), Филиппа Великодушного 4-й степ. (Гессен-Дармштадт, 26.06.1852), Церингенского Льва 4-й степ. (Баден, 26.06.1852), Св. Иоанна Иерусалимского 3-й степ. (Пруссия, 2.07.1852), Короны 2-й степ. (Вюртемберг, 23.07.1852), Почётного легиона кавалерского креста (Франция, 29.09.1852), Красного Орла 2-й степ. (1860, бриллиантовые знаки - 25.09.1869), Фридриха 1-й степ. (Вюртемберг, 1872), Железной короны 1-й степ. (Австро-Венгрия, 1872), Красного Орла 1-й степ. (Пруссия, 1873, бриллиантовые знаки - 24.03.1884), Леопольда большого креста (Австро-Венгрия, 1874), Вендской Короны 1-й степ. (Мекленбург-Шверин, 18.09.1874), Меча большого креста (Швеция, 1875), «Pour le Mérite» (Пруссия, 10.03.1879), Чёрного орла (Пруссия, 24.11.1887, бриллиантовые знаки - 11.02.1895), Короны 1-й степ. (Вюртемберг, 17.09.1889), Звезды 1-й степ. (Румыния, 1.03.1893), Гогенцоллернов 1-й степ. (Румыния, 2.03.1893), Белого Сокола (Саксен-Веймар, 2.04.1894). Имел также медали "За храбрость" (Черногория, 1878) и «За военные заслуги» 1-й степ. (Румыния, 1878) и железный крест в память перехода через Дунай (Румыния, 5.05.1880). 22.08.1894 получил знак отличия за 40, 22.08.1904 - за 50 лет беспорочной службы. Скончался в Ялте на 78-м году жизни; похоронен в Софийской церкви имения Вартемяки Петербургского уезда.
Имение (на 1901) родовое: 489 десятин (в том числе 17 неудобной земли) и паровая мельница в имении Гросс-Зальвен и 594 десятины (в том числе 24 неудобной земли), 3 хутора и 16 мыз (сдавались в ареду) в имении Нерфт Фридрихштадтского уезда Курляндской губернии, 8000 десятин в Вартемяги (1.06.1882) обращено в майорат) и несколько каменных домов в С.-Петербурге (в 1902 оценивались в 1,9 млн рублей).
По характеристике С.Ю. Витте, он был «очень светский, образованный человек и весьма хитрый, но хитрый в хорошем смысле этого слова, он имел русский характер, а хитрость поляка, так как мать его была полька. Граф Шувалов был выдающимся послом, и его в Берлине как старый император Вильгельм, так и молодой император... весьма любили и ценили». Статс-секретарь А.А. Половцов также писал о Шувалове, как о человеке «с обычною своею внешнею простотою и чрезвычайною в действительности хитростью».
Женат дважды: 1) (c 25.07.1855) на княжне Ольге Эсперовне Белосельской-Белозерской (1838—1869), дочери генерал-майора князя Э.А. Белосельского-Белозерского; 2) (с 7.01.1877) на фрейлине Марии Александровне Комаровой (1852-1928), дочери профессора Института Корпуса инженеров путей сообщения, полковника А.С. Комарова. От двух браков имел детей: Андрея Павловича (1856-1857); Павла Павловича (1859- убит в 1905), генерал-майора, градоначальника Одессы (1898-1903) и Москвы (1905); Петра Павловича (1861-1862); Александра Павловича (1881-1935), титулярного советника; Елену Павловну (1857-1943), фрейлину, замужем за генерал-адъютантом, генералом от кавалерии бароном Ф.Е. Мейендорфом; Фёклу Павловну (1863-1939), замужем за генерал-лейтенантом, шталмейстером Г.Э. Штакельбергом; Марию Павловну (1865-1951), фрейлину, замужем за действительным статским советником бароном К.К. Кноррингом; Софью Павловну (1877-1917), фрейлину, замужем за камер-юнкером светл. князем Г.П. Волконским; Ольгу Павловну (1882-1939), фрейлину, замужем за Кутаисским вице-губернатором графом В.А. Олсуфьевым.
