В связи с бегством на Запад в октябре 1945 года шифровальщика резидентуры ГРУ И. Гузенко и начавшейся вслед за этим шумной антисоветской кампанией В. Павлов и еще несколько советских дипломатов были объявлены персоной нон грата и высланы из Канады. После возвращения в Москву служил начальником отделения в отделе информации ПГУ НКГБ. С августа 1947 года — старший помощник начальника 1-го (американского) отдела 4-го управления Комитета информации (внешняя разведка) при Совете Министров СССР. В августе 1951 года — начальник этого отдела, а с января 1952 года возглавил 1-й отдел Первого (нелегального) управления ПГУ МГБ СССР. В марте 1953 года управление было ликвидировано, а В. Павлов был назначен заместителем начальника 1-го (американского) отдела Второго главного управления (внешняя разведка) МВД СССР. В 1954 году он становится заместителем, а спустя пять лет начальником Специального управления (нелегальная разведка) ПГУ КГБ.
В 1961 году В. Павлов стал заместителем начальника всей внешней разведки — Первого главного управления. Он представлял ПГУ в Научно-техническом совете КГБ по оперативной технике и в совете Комитета по пропаганде деятельности органов госбезопасности в средствах массовой информации, литературе и искусстве.
С марта 1966 по октябрь 1970 года — резидент в Вене. По возвращении в Москву — начальник Краснознаменного института ПГУ.
В 1973 году командирован в Варшаву руководителем представительства КГБ СССР при МВД Польской Народной Республики, где пробыл 11 лет. С 1984 года был советником при начальнике ПГУ, а в 1987 году ушел в отставку, прослужив в разведке без малого 50 лет.
В 1996 году издал книгу «Операция «Снег», посвященную своей жизни и работе. В последующие годы вышли четыре другие его книги: «Руководители Польши глазами разведчика», «Сезам, откройся!», «Трагедия советской разведки» и «Женское лицо разведки».
Награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Красного Знамени, Красной Звезды.
Я хорошо знал Виталия Павлова. Он пришел к нам, в 4-е (нелегальное) управление Комитета информации при Совмине СССР в 1947 году на должность старшего помощника начальника 1-го (американского) отдела зрелым, с десятилетним стажем, оперативным работником, успевшим побывать в заграничной командировке, да еще на ответственной должности — резидентом в Оттаве. Служба его тут была трудна: резидентура создавалась впервые, и резиденту пришлось начинать с нуля. Но В. Павлов, работая энергично и целеустремленно, успешно решил все проблемы. Командировка подходила к концу, все складывалось удачно. Однако судьба сыграла с умным, волевым и смелым разведчиком злую шутку. В октябре 1945 года на Запад перебежал с двумя чемоданами, битком набитыми шифрперепиской с московским Центром, шифровальщик оттавской резидентуры Главного разведывательного управления Генштаба Игорь Гузенко. Он выдал агентов советской военной разведки, работавших по атомной программе, — Алана Нун Мэя и еще девять человек. В. Павлову, как старшему должностному лицу, ответственному за контрразведывательное обслуживание советской колонии, пришлось держать ответ за случившийся серьезный провал. Его отозвали в Москву, дали строгий выговор и отправили в «тихую заводь» — информационный отдел, далекий от сложных и опасных оперативных акций. Два года активный агентурист тянул бюрократическую лямку, обрабатывая горы залежавшихся несрочных материалов за военные годы, пока руководители внешней разведки вновь не обратили на него внимание.
