Павел Кузнецов родился 17 ноября 1878 года в Саратове в семье иконописца. Когда его художественные способности стали очевидны, он поступил в «Студию живописи и рисования» при Саратовском обществе любителей изящных искусств. Там он учился под руководством В. В. Коновалова и Г. П. Сальвини-Баракки. Встреча с В. Э. Борисовым-Мусатовым оказала на него значительное влияние, как и на других молодых художников Саратова.

В 1897 году Кузнецов успешно сдал вступительные экзамены в Московское училище живописи, ваяния и зодчества. Он учился у А. Е. Архипова, К. А. Коровина и В. А. Серова, что дало ему круг друзей и единомышленников, позже сформировавших объединение «Голубая роза».

Его талант сочетался с неиссякаемой энергией, что привело к долгой и успешной карьере. В 1902 году он сблизился с В. Я. Брюсовым и символистами, сотрудничал с символистскими изданиями и вошел в объединение «Мир искусства».

В том же году Кузнецов вместе с К. С. Петровым-Водкиным и П. С. Уткиным работал над росписью церкви Казанской Божьей Матери в Саратове. Их новаторский подход вызвал общественное недовольство, и росписи были уничтожены.

В 1904 году он стал одним из организаторов выставки «Алая Роза» и активно участвовал в создании «Голубой розы», окончательно сформировавшейся после выставки 1907 года.

В 1906 году по приглашению Сергея Дягилева Кузнецов посетил Париж, где его работы были представлены на выставке русского искусства. Он стал членом Осеннего Салона.

Кузнецов был членом объединений «Мир искусства», «Союз русских художников» и «Четыре искусства». В конце 1900-х его творчество переживало кризис, но поездки в Заволжские степи и Среднюю Азию вдохновили его на новые высоты. Он привез из этих странствий ритм и поэтику Востока, что отразилось в его работах, таких как «Киргизская сюита» и «Бухарская серия».

Во время революции Кузнецов активно работал, участвовал в издании журнала «Путь освобождения», занимался педагогической деятельностью и руководил секцией живописи в Наркомпросе. Он создавал новые вариации восточных мотивов и писал портреты жены Е. М. Бебутовой.

В 1923 году он посетил Париж с персональной выставкой, что вдохновило его на создание «Парижских комедиантов». Поездки в Крым и на Кавказ обогатили его творчество, например, панно «Сбор винограда». В 1930 году поездка в Армению вдохновила его на создание картин о монументальном строительстве.

Кузнецов был организатором и председателем общества «Четыре искусства» и в 1928 году получил звание заслуженного деятеля искусств РСФСР. Он преподавал в Вхутемасе-Вхутеине и других институтах в 1917, 1937, 1945 и 1948 годах.