Родился 31 августа 1953 г. в Магадане. Отец был инженером-геофизиком, мать – бухгалтером. В 1961 г. семья переехала на Чукотку в г. Анадырь, куда был переведен на работу отец. В школьные годы Павел неоднократно становился призером физико-математических олимпиад Анадыря.
В 1971 г. поступил в Московский авиационный институт (МАИ), в 1977 г. по его окончании получил специальность “производство летальных аппаратов” с присвоением квалификации инженера-механика. В 1980 г. окончил заочное отделение МАИ по специальности “системный анализ, большие компьютерные системы”.
С сентября 1970 г., после неудачной попытки поступить в МАИ, работал учеником токаря, затем токарем на Московском машиностроительном заводе “Красный Октябрь”.
В 1970-е гг. учебу в МАИ сочетал с работой в студенческом конструкторском бюро “Искра” и в отраслевой научно-исследовательской лаборатории (ОНИЛ) института, где был старшим лаборантом.
В 1977-1978 гг. – инженер, в 1978-1983 гг. – старший инженер ОНИЛ МАИ. Занимался разработкой программных средств для автоматизированных интерактивных систем проектирования космических летательных аппаратов (ЛА) многократного использования, созданием расчетных моделей аэродинамики и компоновки ЛА, компьютерной графикой. Одновременно был нештатным испытателем Института медико-биологических проблем Академии наук СССР (ныне ИМБП РАН).
В августе 1983 г. перешел на работу в головное конструкторское бюро НПО “Энергия” (ныне Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королева) в подмосковном городе Калининграде (ныне Королев). Сначала был инженером, с августа 1985 г. – старшим инженером, с января 1989 г. – ведущим инженером, с февраля 1989 г. – начальником группы, с ноября 1989 г. – начальником сектора 292-го отдела. Занимался отработкой действий экипажей кораблей: космического “Союз ТМ” и орбитального “Буран”, а также разработкой автоматизированных систем подготовки космонавтов.
В 1985 г. принимал участие в подготовке группы бортинженеров по программе “Энергия – Буран”.
Павел Виноградов неоднократно пытался вступить в отряд космонавтов НПО “Энергия”. Впервые подал заявление в 1981 г., но в отряд принят не был, так как не являлся сотрудником предприятия.
13 мая 1992 г. он был зачислен в отряд космонавтов НПО “Энергия” кандидатом в космонавты-испытатели в рамках 11-го набора. После прохождения общекосмического курса в Центре подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина, а также летной и парашютной подготовки (совершил 29 прыжков) 10 мая 1995 г. Виноградов был назначен на должность космонавта-испытателя. Впоследствии в РКК “Энергия” занимал должности: начальника 291-го отдела (отряда космонавтов; с февраля 2003 г.), заместителя начальника летно-космического центра (с октября 2007 г.), инструктора-космонавта-испытателя I класса.
Первый полет в космос Павел Виноградов совершил 5 августа 1997 г. – 19 февраля 1998 г. в качестве бортинженера корабля “Союз ТМ-26”. Работал на орбитальной станции “Мир” с Анатолием Соловьевым (командир) по программе 24-й основной экспедиции. Экипажу пришлось заниматься ремонтом модуля “Спектр” станции, который получил серьезные повреждения 25 июня 1997 г. при аварийной перестыковке грузового корабля “Прогресс М-34”. За время экспедиции Виноградов пять раз выходил в открытый космос.
В ходе второго полета, с 30 марта по 29 сентября 2006 г., был командиром корабля “Союз ТМА-8” и 13-й основной экспедиции на Международную космическую станцию (МКС). Работал на станции вместе с американцем Джеффри Уилльямсом, первым космонавтом Бразилии Маркусом Понтесом (член экспедиции посещения) и немцем Томасом Райтером (прибыл на станцию в июле 2006 г. на шаттле Discovery, “Дискавери”). Совершил один выход в открытый космос.
Последний полет состоялся 29 марта – 11 сентября 2013 г. в качестве командира корабля “Союз ТМА-08М”, бортинженера экспедиции МКС-35 и командира МКС-36. Работал на Международной космической станции с Александром Мисуркиным и американским астронавтом Кристофером Кэссиди. 19 апреля выполнил выход в открытый космос. На тот момент Павлу Виноградову было 59 лет. Таким образом, он стал самым старшим по возрасту человеком, вышедшим в открытое космическое пространство (побил прежний рекорд американца Стори Масгрейва, совершившего выход в 58-летнем возрасте 9 декабря 1993 г. с борта шаттла Endeavour, “Индевор”).
В общей сложности за три полета Павел Виноградов провел в космосе 546 суток 22 часа 33 минуты. На его счету семь выходов в открытый космос суммарной продолжительностью 38 часов 24 минуты.
Преподавательская и политическая деятельность
Заведовал кафедрой С-16 “Интегрированные бортовые комплексы навигации управления и наведения ЛА” филиала “Стрела” МАИ в подмосковном г. Жуковском.
В 2003 и 2009 гг. избирался депутатом муниципального собрания района “Рязанский” (впоследствии внутригородское муниципальное образование “Рязанское”) Юго-Восточного административного округа г. Москвы.
7 декабря 2003 г. баллотировался в Государственную думу РФ IV созыва от Народной партии РФ, но депутатом избран не был.
11 октября 2009 г. участвовал в выборах в Московскую городскую думу от регионального отделения партии “Единая Россия”. По итогам распределения мандатов в Мосгордуму не прошел.
В настоящее время Павел Виноградов работает заместителем начальника летно-космического центра РКК “Энергия”.
Старший лейтенант запаса.
Награды
Герой РФ (1998). Награжден орденами “За заслуги перед Отечеством” IV степени (2008), Мужества (2015), медалью “За заслуги в освоении космоса” (2011).
Имеет две медали НАСА “За космический полет” (1998, 2007).
Почетный гражданин Магаданской области (2013).
Спортивные достижения, увлечения
Имеет 2-й разряд по вольной борьбе и плаванию. Увлекается историей авиации и космонавтики, астрономией.