Станция открыта в составе третьей очереди строительства Московского метрополитена во время Великой Отечественной войны 20 ноября 1943 года на действующем перегоне «Площадь Свердлова» (ныне — «Театральная») — «Автозаводская». С 1 января 1943 года поезда на уже действующем участке «Театральная» — «Автозаводская» следовали через «Павелецкую» без остановки. Название — по расположенному вблизи Павелецкому вокзалу.

Выход в здание Павелецкого вокзала, на Павелецкую площадь, улицу Зацепа и Дубининская, Садовое кольцо (Валовая улица и улица Зацепский Вал), Новокузнецкую улицу. Осуществляется пересадка на одноимённую станцию Кольцевой линии.

Пассажиропоток составляет: по входу — 89,1 тысяч человек, по выходу — 89,5 тысяч человек.

"Павелецкая" — колонная трёхсводчатая станция глубокого заложения (глубина заложения — 33,5 метра).

Колонны и путевые стены отделаны белым мрамором, пилоны облицованы светло-розовым мрамором «уфалей», пол выложен серо-розовым гранитом. Светильники размещены в кессонах свода центрального зала. Художественное оформление «Павелецкой» посвящено истории вооружённых сил СССР. Центральный зал станции украшен бронзовыми медальонами и лепным орнаментом. На одной из стен наземного вестибюля расположено мраморное панно.