Павел Евгеньевич Любимцев родился в семье педагогов-музыкантов Государственного музыкально-педагогического Института им. Гнесиных (ныне - РАМ имени Гнесиных) Евгения Яковлевича Либермана и Берты Львовны Кременштейн (1923—2008). У Павла есть родная сестра, актриса по профессии, и две сводные сестры от повторного брака отца (родители телеведущего развелись, когда ему было 12 лет).
В 1978 году Павел окончил Высшее театральное училище имени Щукина. Особую роль в жизни Любимцева сыграл его педагог по художественному чтению - народный артист России Яков Смоленский. Именно ему Павел Любимцев обязан интересом к искусству звучащего слова.
После учебы Любимцев, по приглашению режиссера Петра Фоменко, уехал в Ленинград, где почти четыре года - с 1978 по 1982 годы - прослужил в Академическом театре комедии им. Акимова, став комическим актером. Именно Фоменко придумал псевдоним «Любимцев» для начинающего актера.
Затем актер вернулся в Москву и с 1982 года начал работать чтецом в филармонии. За 20 лет работы Павел Евгеньевич подготовил более 15 сольных программ, стал лауреатом множества конкурсов чтецов.
Зная, что Павел Любимцев животными интересовался с детства и читал много книг о них, Михаил Ширвиндт (с которым они были знакомы еще со времен учебы в Щукинском училище, Михаил учился на курс младше) в 1996 году пригласил его на телевидение в программу о природе и животных «Живые новости» на телеканале «НТВ» - сначала в качестве автора текстов, а потом - в качестве ведущего репортажей «Минутки из зоопарка» в рубрике «А вы знаете, что...».
В 1998 году Павел Любимцев задумал создать авторскую программу «Зоопарки мира». Ее удалось запустить в августе 1999 года. 12 сентября 1999 года программа вышла в эфир под названием «Путешествия натуралиста», а Павел Любимцев стал постоянным ведущим и лицом программы, которая долгие годы была его визитной карточкой. В 2001 году и 2002 годах программа была удостоена телевизионной премии «ТЭФИ». Программа выходила в разные годы на телеканалах НТВ, Первом канале и телеканале «Культура» до сентября 2007 года.
С 1988 года Павел Любимцев преподает в Щукинском училище (теперь -Театральном институте) на кафедре актерского мастерства.
В 2001 году Павел Любимцев стал доцентом ВТУ им. Щукина.
С 2004 года возглавляет кафедру актерского мастерства.
С 2008 года - профессор театрального института им. Б. В. Щукина.
Павел Любимцев работал и на радио.
В 2002—2003 годах был ведущим ежедневной авторской программы «Страничка из путешествий натуралиста» («Радиостанция 7 на семи холмах»).
С марта 2005 года по 31 декабря 2009 года на телеканале «Домашний» вел программу «Городское путешествие». Когда только запускалась программа, она длилась всего 20 минут, потом хронометраж увеличился до 50 минут, а в новом формате она уже шла уже полтора часа.
В 2005 году на «Домашнем» был показан 8-серийный цикл передач «Старая афиша», который вел Павел Евгеньевич.
В 2010 году на телеканале «Домашний» вел программу «Занимательные истории с Павлом Любимцевым».
С 6 ноября по 4 декабря 2011 года он был приглашен вести обновлённую программу «Городское путешествие» на канале «Домашний». В эфир вышли 2 фильма: «Лондон и Париж», «Рим и Мадрид». Но из-за проблем со здоровьем Павел Евгеньевич временно не снимает передачи для телевидения и работает только как артист Московской филармонии.
С января 2013 года он ведущий рубрики «Классика. Миф или реальность» в программе «Хочу знать» на Первом канале.
Павел Евгеньевич выпустил несколько книг. Две - из серии «Путешествия натуралиста»: «Экзотические страны» (2005). «Загадки Латинской Америки» (2006). А также - «Очерки по истории художественного чтения» (2008), «Гвоздицкий и его двойник» (2010), «Путешествие по собственной жизни» (2012).

Павел Любимцев - актер театра им. Евг. Вахтангова. Его театральные работы:
директор оперетты в спектакле «Мадемуазель Нитуш» (премьера в 2004 году).
Эллин в спектакле «Апостол Павел» (компания Л.М.Гурченко и С.М.Сенина, премьера в 2005 году), Симеонов-Пищик в спектакле «Вишневый сад» (театральная компания  Вадима Дубровицкого, премьера в 2011 году).
Павел Любимцев снялся в нескольких художественных фильмах в эпизодических ролях, а также озвучил множество аудиокниг. В его исполнении можно услышать известнейшие произведения отечественной и зарубежной классики. Но именно чтецкое ремесло актер считает своей основной профессией и очень дорожит ею, являясь лауреатом нескольких всероссийских конкурсов чтецов.

Звания

▪ Заслуженный артист России (1999)
▪ Заслуженный деятель искусств РФ (2007)

Награды

▪ Премия ТЭФИ в номинации «Научно-популярная программа» – программа «Путешествия натуралиста» (2001)
▪ Премия ТЭФИ в номинации «Просветительская программа «Наука» – программа «Путешествия натуралиста» (2002)
▪ Лауреат премии Третьего Всероссийского конкурса работников электронных СМИ «За образцовое владение русским языком в профессиональной деятельности» в номинации «Слово ведущего» (2006)
▪ Премия Правительства РФ в области культуры (2011)

Семья

не женат