Luego de graduarse de la Sorbona en 1884, regresó a Rusia y se casó con el geólogo y paleontólogo Alekséi Petrovich Pávlov, a quien había conocido en París.

[1]​[2]​[3]​[4]​ Pávlova inicialmente estudió las colecciones geológicas del Museo en la Universidad Estatal de Moscú, trabajando ad honorem.

Estudió su evolución utilizando datos recopilados de Rusia, Europa Occidental y América.

[4]​ En 1897, Pávlova fue una de las dos únicas mujeres invitadas a unirse al Comité Organizador y presentaciones del Congreso Geológico Internacional (CIG) celebrado por primera vez en San Petersburgo, Rusia.

[5]​ Pávlova realizó su última expedición geológica en 1931, a la ciudad de Khvalynsk .