Pavljučenko je nastupao za ruskog trećeligaša Znamju iz Noginska, a kako je dobio zabranu igranja od osam utakmica zbog napada na protivnika i uvredljivog rečnika, odlučio je da završi sa igranjem fudbala.
Rus je u karijeri nastupao za Dinamo Stavropolj, Rotor iz Volgograda, Spartak iz Moskve, Totenhem, Lokomotivu iz Moskve, Kubanj iz Krasnodara, Ural, Ararat iz Moskve, a 2020. priključio se ekipi Znamje iz Noginska za koju je na 57 utakmica postigao 36 golova.
Za reprezentaciju Rusije Pavljučenko je odigrao 51 utakmicu i postigao 21 gol.
Bio je i deo nacionalnog tima koji je 2008. pod vođstvom Gusa Hidinka stigao do polufinala Evropskog prvenstva gde je poražen od Španije sa 3:0.