Nata da una povera famiglia di contadini, quando aveva otto anni venne portata dalla madre a teatro a vedere una rappresentazione de La bella addormentata e lì la Pavlova capì che voleva diventare una ballerina. Due anni più tardi, a 10 anni, fece l'audizione per entrare alla Scuola dei Balletti Imperiali, venne accettata e vi rimase fino al diploma che ottenne ai 18 anni. Il primo balletto nel quale danzò fu un Pas de Trois ne La Fille Mal Gardée. Non danzò mai nel corpo di ballo. Nei primi anni dei Balletti russi  danzò con Vaslav Nijinsky prima di fondare la sua compagnia ed esibirsi in tutto il mondo. La Pavlova può essere considerata una specie di ambasciatrice della danza poiché fino ai 50 anni ha danzato in ogni teatro del mondo, portando la danza in posti nei quali non era mai arrivata. Cambiò per sempre l'ideale della ballerina. La Pavlova era magra, di aspetto delicato ed eterea, perfetta per ruoli romantici come quello di Giselle. La Pavlova è famosa soprattutto per l'esibizione ne La morte del cigno. È stato senz'altro il cavallo di battaglia della grande ballerina. Morì di pleurite a L'Aia, mentre rientrava da una vacanza e si apprestava ad affrontare una nuova tournée. Il treno che la portava a destinazione si fermò per un incidente, e la Pavlova, con solo addosso un leggero cappotto sopra un vestito di seta, camminò nella neve lungo i binari per vedere cosa fosse successo. Questo le fu fatale e la fece ammalare. Muore il 23 gennaio 1931, a pochi giorni dal suo cinquantesimo compleanno. La sua ultima richiesta fu di tenere in mano il suo costume da scena del Cigno. Seguendo le tradizioni del balletto, il giorno della successiva rappresentazione, lo spettacolo andò in scena regolarmente con un unico faro seguipersona che si muoveva, illuminando un palco vuoto, nei posti dove avrebbe dovuto essere la ballerina. Venne cremata e i suoi resti furono sepolti a Londra. Nel 2001 vennero trasferiti al cimitero del Convento di Novodevičij di Mosca.