Детињство је провео у многим градовима Србије, а највише у селу Вратарници код Зајечара. Са деветнаест година почео је да пише о филму и уметности за београдске новине и часописе. Дипломирао је декоративно сликарство на Академији Примењених уметности у Београду. Са двадесет пет година режирао је свој први аматерски филм Љуба Поповић (1958). Три године касније завршио је свој први играни филм Живе воде из омнибуса Капи, воде, ратници (1962). За овај филм, Павловић је добио прву од многобројних награда (специјална награда жирија на филмском фестивалу у Пули). А награда филмских критичара на фестивалу у Катарги (1965. године) за филм Непријатељ, била је прва међународна награда коју је добио. У својој тридесетој години објавио је прву збирку приповедака Кривудава река (1963. године). Његов први роман Лутке, објављен је 1965. године. За то дело, Павловић прима прву од многобројних награда за креативно списатељство (награда Исидора Секулић 1967. године). Живојин Павловић снимио је 15 филмова и објавио 32 књиге.

Његови филмови су препознатљиви како по изразу, тако и по тематици коју обрађује. Углавном су то социјалне драме, са главним ликовима неприлагођеним друштву у коме живе и друштвеним приликама који владају — филмови са изразито критичким ставом. Након филма Заседа (1969) је био жестоко критикован од стране званичних власти Југославије, тако да је једно време био у могућности да ради једино у Словенији. Ретроспективе његових филмова организоване су у Пезару (1983), Ларошелу (1985), Паризу (1986. и 1990), Монпељеу (1990) и Стразбуру (1991). Као глумац, појављује се само у једном дугометражном играном филму Национална класа редитеља Горана Марковића, у више него споредној улози која траје свега неколико секунди, али и у три краткометражна филма својих студената са Академије Браћа Карић у Београду, на којој је био редовни професор.

Преминуо је у 29. новембра 1998. године Београду. Након његове смрти у јануару 2006. објављено је шест томова његовог Дневника у издању новосадског Прометеја и београдског Подијума. Обимом од око 2.500 страница, и ширином временског распона (1956 — 1993), ти дневнички записи - насловљени као Изгнанство I-II, Испљувак пун крви и Диариум I-III, превазилазе све што је у том жанру код нас до сада написано и објављено. Био је ожењен новинарком и књижевницом Снежаном, ћерком ваљевских адвоката Олге (1911-1988) и Ранисава Лукића. Њихова деца су Милена, Вук и Ненад. Држава мртвих је последњи филм Живојина Павловића.

У првој половини 1997. године најављено је да ће се ускоро поуздано знати хоће ли те јесени Живојин Павловић почети Реквијем, филм до кога му је, од неколико пројеката о којима је размишљао након Дезертера (тада старог већ пет година), изгледа највише било стало. А онда је крајем јула 1997. почео да снима филм о коме дотад није било ни речи. Продуцент, Зоја Тодорић, као и драмски писац Синиша Ковачевић, предложили су му да сними филм по Ковачевићевој позоришној представи Јанез, и Држава мртвих је започета. За филм адаптираној Ковачевићевој драми. У првом плану сценарија био распад једне породице који је носио симболику распада СФРЈ. То је метафора о растакању СФРЈ, драма идентитета ових простора, па би неко у причи о Словенцу лако препознао причу о Косову. Као у Дезертеру, сцене су рађене изузетно натуралистички. Филм је снимљен за месец и по дана, до половине септембра 1997. године. Тада из непознатих разлога долази до застоја у целом пројекту. Ствар се није померила са мртве тачке све до Павловићеве смрти 29. новембра 1998. године. Потом долази до извесног померања, па продуцент покушава да филм приведе крају. Жеља породице (а и продуценткиња се сложила), била је да Слободан Шијан заврши филм. Међутим, до тога није дошло — како због одуговлачења, тако и због чињенице што је (због претходно заказаних обевеза), Шијан отишао у САД. Било је покушаја да филм заврши Дуда Ћерамилац, први асистент режије (која је и на филму Дезертер била први асистент) — то је била и жеља породице. Међутим, ни то се није десило. Посао завршетка се стално одлагао све док се није укључио нови продуцент (Комуна) и док није одлучено да финалну верзију уради Динко Туцаковић, редитељ који је познавао материјал, а био је и Павловићев студент.
Викицитати „Трудио сам се да се мој рад не примећује... Динко Туцаковић“

Готово невероватне потешкоће на путу овог филма од самог текста, преко снимања и мучног процеса монтаже, па до премијере пред публиком, пратио је и низ узастопних смртних случајева. После Павловића, преминули су и директор фотографије Александар Петковић, као и глумци Драган Максимовић, Предраг Милинковић и Ранко Гучевац – што се мрачно надовезало на наслов филма.

Међутим, и након завршетка филма, настају потешкоће и одлагања премијере. Последњи филм Жике Павловића Држава мртвих премијерно је приказан пред београдском публиком 29. новембра 2002. године, на четворогодишњицу ауторове смрти. Маркетиншки готово неиспраћена, Држава мртвих премијерно је приказана пред полупразном салом београдског Сава центра. Чак је и један део екипе филма одбио да се појави на премијери у Сава центру. Према речима редитеља, Динка Туцаковића, раније је било замишљено да филм буде приказан у исто време у Београду, Сарајеву, Загребу и Љубљани и то баш на Дан републике (симболично, пошто је то дан када је и Живојин Павловић преминуо четири године раније).