Павел Иванович Беляев родился 26 июня 1925 года в селе Челищево Рослятинского района Вологодской области. В 1942 году после окончания десятилетки поступил на завод.
В 1943 году Павел добровольно вступил в ряды Советской Армии и был направлен в Ейское военное авиационное училище летчиков, которое окончил в 1945 году. Летчиком-истребителем участвовал в советско-японской войне (август-сентябрь 1945 года). Затем проходил службу в частях Военно-воздушных сил СССР.
С 1956 года Беляев учился в Военно-воздушной академии (ныне имени Ю.А. Гагарина), которую окончил в 1959 году. В 1960 году был зачислен в отряд космонавтов. Проходил подготовку к полетам на кораблях типа «Восток» и «Восход».
18-19 марта 1965 года Павел Беляев совершил космический полет в качестве командира корабля «Восход-2». Во время полета второй пилот корабля А.А. Леонов совершил первый в мире выход в открытый космос. При посадке корабля «Восход-2», из-за отклонений в работе системы ориентации корабля на Солнце, Беляев вручную сориентировал корабль и включил тормозной двигатель. Эти операции были выполнены впервые в мире. Полет продолжался 1 сутки 2 часа 2 минуты 17 секунд. В последующие годы Павел Иванович проходил подготовку к полетам на кораблях типа «Союз».
Герой Советского Союза Беляев награжден орденом Ленина, орденом Красной Звезды и медалями, а также золотой медалью имени К.Э.Циолковского Академии наук СССР. Он Герой Социалистического Труда НРБ, Герой Труда СРВ, Герой МНР, награжден многими иностранными орденами и медалями. Был избран почетным гражданином российских городов Калуга, Пермь, Вологда.
Умер Павел Иванович Беляев 10 января 1970 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.