Кроме мозаик, станция декорирована барельефами скульптора И. С. Ефимова: «Летчики и конструкторы», «Металлурги и инженеры» и другими. Аванзал широким и коротким переходом соединяется с круглым эскалаторным залом. Напротив эскалатора — мощное мозаичное панно, выполненное из разных сортов мрамора; оно изображает парад на Красной площади, в котором одновременно участвуют и танки, и былинные богатыри. Над панно работали Василий Бордиченко, Борис Покровский и Евгений Лансере. Росписи на куполе вестибюля сделаны позже и не так тщательно проработаны.

«Павелецкая» расположена близ одноименного вокзала более чем на тридцати метрах под землей, это примерно высота девятиэтажного дома. Поначалу она была тесной, без центрального зала, но после войны ее перестроили, первоначальные пилоны сохранены лишь на небольшом участке в южном торце станции. Центральный зал украшен бронзовыми медальонами и лепным орнаментом, наземный вестибюль — мраморным панно и росписью на плафоне.

Тоннель перехода с кольцевой на Замоскворецкую линию — один из самых длинных в Москве.

Мозаичные панно В. А. Фролова, на станции «Новокузнецкая» изначально планировались для «Павелецкой», но не были там размещены из-за задержки ее строительства.

Пожар на станции «Павелецкая» начался 20 апреля 1987 года около восьми часов вечера в хвостовом вагоне поезда, следовавшего в сторону центра. Причиной возгорания стало короткое замыкание. Связь «пассажир-машинист» не подвела, и когда поезд прибыл на станцию «Павелецкая»-радиальная, там уже все было готово к тушению пожара. Пассажиров срочно эвакуировали с платформ и из горящего поезда, эскалаторы работали только на выход. По громкой связи звучало объявление: «Граждане пассажиры, работают все эскалаторы станции. Просьба без паники подниматься наверх. Вы сможете продолжить движение наземным транспортом».

Дежурные по станции организовали эвакуацию пассажиров, одна из них потом попала в больницу из-за отравления продуктами горения. Вскоре прибыли пожарные, спустя полчаса пожар был устранен, а ремонтные работы продолжались всю ночь. В 6 часов утра на этой ветке возобновилось движение, однако поезда следовали с увеличенными интервалами.

Сгорело несколько вагонов, на станции сильно пострадала облицовка южной части — самой старой, построенной в 1943 году, — и теперь там все новое.

Теракт на этой же станции произошел в пятницу 6 февраля 2004 года в вагоне, следовавшем в центр, между станциями «Автозаводская» и «Павелецкая». Взрывное устройство мощностью 4 кг в тротиловом эквиваленте привел в действие двадцатилетний уроженец Карачаево-Черкесии Анзор Ижаев. Кроме самого террориста погиб 41 человек (столько имен значится на мемориальной доске на станции «Автозаводская»), более 250 получили ранения.

Одним из результатов взрывов в Московском метрополитене в 2004 году стало создание централизованной системы видеонаблюдения. Теперь на станциях есть ситуационные центры, а в вагонах появились телевизионные камеры.