Era figlio di Giovanni Pavolini, un insegnante di origini elbane, e di Lidia (o Lida) Vanneschi.[2]
Nel 1910 curò la seconda traduzione del Kalevala, l'unica esistente in ottonari, il metro del testo finnico.[3]
Fu padre di Alessandro, una delle personalità più importanti ed emblematiche del fascismo, di Corrado, giornalista, scrittore e critico d'arte, e nonno di Luca, giornalista e direttore de l'Unità negli anni settanta.
Del Pavolini traduttore e studioso insigne, Giacomo Devoto lodò in particolare la «naturalezza armoniosa» nel comprendere i testi e nell'orientarsi nella produzione scientifica «lussureggiante» del suo tempo, nonché la cultura «radicata profonda invisibile, irriducibile a numeri di una bibliografia.».[4]
Poesie tradotte dal magiaro, greco moderno e piccolo russo, Venezia, Ca' Foscari, 1889.
I nomi e gli epiteti omerici del mare, tesi di laurea, Pisa, Nistri & C., 1890.
Crestomazia del Ramayana, Firenze, G. Carnesecchi, 1895.
Canti popolari in dialetto cretese, Firenze, 1897.
Buddismo, Milano, Ulrico Hoepli, 1898.
Kalevala, versione metrica completa, Palermo, Remo Sandron, 1900.
Mahabharata, episodi scelti e tradotti, Palermo, Remo Sandron, 1902.
Il poema estonio del Kalevipoeg, in «Nuova Antologia», 16 marzo 1902.
Canti popolari greci, Palermo, Remo Sandron, 1905.
Manuale di letterature straniere, con Guido Mazzoni, Firenze, G. Barbera, 1906.
Testi di morale buddistica, Lanciano, R. Carabba, 1912.
Letterature straniere, Manuale comparativo corredato di esempi, compilato dai Professori Guido Mazzoni e Paolo Emilio Pavolini, V edizione, Firenze, 1920, Editore G, Barbera;
Poemi scelti e altre leggende celtiche, traduzione, Firenze, G. Barbera, 1924.
Gli Spettri, traduzione dell'opera di Ibsen, Firenze, 1925.
Mille sentenze indiane scelte e tradotte dai testi originali, Firenze, Sansoni, 1927.
Giorgio Pasquali, Ricordo di Paolo Emilio Pavolini, in «Primato», ottobre 1942.
Susanna Rosi, Gli studi di orientalistica a Firenze nella seconda metà dell'Ottocento, in La conoscenza dell'Asia e dell'Africa in Italia nei secoli XVIII e XIX, Napoli, 1984.
Andrzej Zielinski, Paolo Emilio Pavolini e Aurelio Palmieri: due grandi polonofili italiani, in E. Esposito (a cura di), Le letterature straniere nell'Italia dell'entre-deux-guerres, Lecce, ed. Pensa MultiMedia, 2004.
[Biblioteca Patriarcale San Domenico], Paolo Emilio Pavolini, su Orientalia Domenicana, s.d.
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