Né en URSS, il apprend le piano dès le plus jeune âge. C’est à l’âge de huit ans qu’il se produit pour la première fois en tant que soliste avec orchestre. Ses dons musicaux extraordinaires furent découverts par Dimitry Kabalewsky.
Suivant ses conseils, il entama ses études à Saint- Pétersbourg où il obtint son diplôme avec distinction. En tant qu’étudiant, il remporta en 1972 le Concours National de Piano à Moscou le propulsant dans une carrière de soliste.
De plus, il est lauréat du Concours International Chopin à Varsovie en 1975 et du Concours International Viotti à Vercelli en 1978 (1er Prix). En 1978, Pavel Gililov quitte l’Union Soviétique.
Ses engagements avec des orchestres réputés et ses prestations dans les grandes métropoles culturelles du monde ont trouvé un écho enthousiaste auprès du public et des critiques. Ses enregistrements pour Deutsche Grammophon ainsi que pour RCA Victor, Toshiba EMI, Virgin, Orfeo renforcèrent sa renommée. Parallèlement à son activité de soliste, il s’intéresse particulièrement à la Musique de Chambre. Il est membre du Quatuor avec piano de la Philharmonie de Berlin qui fête en 2005 ses 20 ans. Il se produit régulièrement avec des musiciens tels que Pierre Amoyal, Dimitri Sitkovetsky, Tabea Zimmermann et Mischa Maisky. Durant près de trente années, il a joué en duo avec Boris Pergamentschikow. Depuis 1995, il joue en trio avec Viktor Tretiakov et Karine Georgian. Il joue aussi avec Shlomo Mintz. Pavel Gililov est professeur de piano à la Musikhochshule de Cologne. Il participe à de nombreux festivals : Newport (USA), Barcelone, Salzburger Festpiele, Berliner Festwochen, Edimbourg, Schleswig Holstein pour ne citer que ceux-ci. Il est régulièrement sollicité pour des master classes (Tokyo...). De nombreuses oeuvres de compositeurs contemporains lui sont dédiées. Il vient d’être nommé Président et Directeur artistique du nouveau Concours International de Piano de Bonn.