Pavljučenko je nastupao za ruskog trećeligaša Znamju iz Noginska, a kako je dobio zabranu igranja od osam utakmica zbog napada na protivnika i uvredljvog rečnika, odlučio je da završi sa aktivnim igranjem fudbala.
Ruski napadač je u karijeri igrao za Dinamo Stavropolj, Rotor iz Volgograda, Spartak iz Moskve, Totenhem, Lokomotivu iz Moskve, Kubanj iz Krasnodara, Ural, Ararat iz Moskve, a 2020. priključio se ekipi Znamje iz Noginska za koju je na 57 utakmica postigao 36 golova.
Vrhunac karijere dostigao je u dresu Totenhema, za koji je nastupao 113 puta, postigavši 42 gola, uz 10 asistencija.
Za reprezentaciju Rusije Pavljučenko je odigrao 51 utakmicu i postigao 21 gol, a bio je deo nacionalnog tima koji je 2008. stigao do polufinala Evropskog prvenstva, ali je poražen od Španije sa 3:0.