Pavel Gililov emigrò dall'Unione Sovietica in un primo tempo in Austria, poi in Germania, dove gli fu conferita una classe di perfezionamento alla Hochschule für Musik di Colonia.

Il suo eccezionale talento musicale fu scoperto dal grande compositore russo Dmitri Kabalewski. Ciò gli consentì di entrare al Conservatorio di San Pietroburgo, dove concluse gli studi summa cum laude. Già durante il periodo dello studio vinse nel 1972 il Concorso Nazionale di Mosca e venne infine premiato nel 1975 al Concorso Internazionale "Chopin" di Varsavia. Fu inoltre vincitore del Concorso Internazionale "Viotti" di Vercelli nel 1978.

Pavel Gililov svolge intensa attività sia come solista che in complessi di musica da camera. Egli è il pianista del Berliner Philharmonisches Klavierquartett e lavora con numerosi celebri solisti, quali Boris Pergamenschikow, Mischa Maisky, Wiktor Tretjakow. E' spesso ospite dei più importanti festival musicali, quali il Festival di Salisburgo, il Festival di Schleswig-Holstein, i Berliner Festspiele, le Wiener festwochen, il Festival Internazionale di Buenos Aires, il Festival di Edimburgo e altri.

Gililov tiene numerosi corsi di perfezionamento in Giappone, Germania, Austria e Svizzera, tra i quali il Sommerclassic a Meyen/Koblenz, di cui è stato direttore artistico dal 1997 al 2009 e l' Accademia Estiva di Losanna, dedicata alle Sonate per violino e pianoforte, insieme a Pierre Amoyal.

Pavel Gililov è anche Professore ospite al Mozarteum di Salisburgo e dal 2004 Direttore Artistico e Presidente della giuria del Concorso Internazionale Telekom Beethoven di Bonn.