Nació en San Petersburgo en el seno de una familia campesina de bajos recursos. Ella declararía que su padre murió cuando ella tenía dos años de edad. Es posible que fuese hija ilegítima, y los biógrafos especulan que sus padres pudieron ser judíos, lo que explicaría su deseo de no hablar mucho de su herencia paterna. Cuando tenía ocho años fue rechazada de la Escuela del Ballet Imperial por no tener suficiente edad. Pero dos años más tarde fue admitida y estuvo allí hasta los dieciséis. Pavel Gerdt, Christian Johansson yEugenia Sokolova fueron quienes la formaron en el ballet clásico. Luego bailó en el Teatro Mariinski. En los primeros años de losBallets Rusos trabajó brevemente con Serguei Diaghilev antes de fundar su propia compañía y presentarse por todo el mundo.
Pavlova cambió para siempre el ideal de las bailarinas. En los años 1890, se esperaba de las bailarinas del Teatro Mariinski que fueran técnicamente fuertes, y esto significaba, normalmente, tener un cuerpo poderoso, musculoso y compacto. Pavlova era delgada, de apariencia delicada y etérea, perfecta para los papeles románticos como Giselle. Sus pies eran extremadamente arqueados, tanto es así que reforzó sus zapatos pointe agregando un pedazo de cuero duro en las suelas para soportar y aplanar el cuerpo del zapato. En ese tiempo, muchos notaron este "engaño", así que Pavlova retocó todas sus fotos para ocultar la plataforma del boxy. Pero éste se convertiría en el zapato pointe moderno, mientras que el pointe funcionó menos dolorosamente y más fácilmente para el pie arqueado
