Urodził się 24 stycznia 1903 r. w Końskich (woj. świętokrzyskie) z ojca Jana i matki Kamili z domu Wegenko. Szkołę średnią w Końskich ukończył w 1921 r. zdobyciem świadectwa dojrzałości. Przez rok studiował na Wydziale Filozofii Uniwersytetu Warszawskiego nauki matematyczno-przyrodnicze, będąc jednocześnie słuchaczem na Wydziale Chemii Politechniki Warszawskiej. W latach 1922–1926 odbył studia filozoficzno-teologiczne w seminarium duchownym w Warszawie, które ukończył przyjęciem święceń kapłańskich 26 IX 1926 r. Kontynuował studia specjalistyczne z zakresu teologii na Uniwersytecie Warszawskim, które uwieńczył uzyskaniem doktoratu w 1929 roku. W tymże roku został prefektem i wykładowcą w warszawskim seminarium duchownym. Habilitował się na Uniwersytecie Warszawskim i 26 VIII 1935 r. nadano mu stopień docenta teologii dogmatycznej (specjalizował się w teologii chrześcijańskiej Wschodu). W latach 1936–1939 wykładał na Uniwersytecie Stefana Batorego w Wilnie. Należał do wileńskiej grupy stowarzyszenia księży charystów powstałego w 1921 r. w diecezji włocławskiej.

W czasie II wojny światowej został aresztowany (3 III 1942 r.) przez Niemców i uwięziony na Łukiszkach w Wilnie, a następnie przetrzymywany był w obozach pracy przymusowej w: Wiłkowyszkach (7 VII – 17 X 1942 r.), Szarpułach (17 X 1942 r. – 7 VII 1943 r.), Poniewieżu (7 VII 1943 r. – 26 III 1944 r.), skąd trafił do szpitala w Kownie. Po uwolnieniu w sierpniu 1944 r. tajnie nauczał w seminarium w Wilnie, a od kwietnia 1945 r. w Białymstoku. Następnie  wrócił do Warszawy i został profesorem na Wydziale Teologicznym Uniwersytetu Warszawskiego, gdzie pracował do roku 1949. W latach 1949–1953 pełnił funkcję rektora seminarium duchownego w Warszawie. W tym czasie działał również w duszpasterstwie, zwłaszcza jako rekolekcjonista i duszpasterz.

W 1950 r. ks. A. Pawłowski został mianowany przez papieża Piusa XII koadiutorem biskupa włocławskiego Karola Radońskiego z prawem następstwa po nim. Nominacja ta nie została wtedy ogłoszona i wprowadzona w życie. Dopiero po śmierci bp. Radońskiego Pawłowski objął formalnie diecezję 22 marca 1951 r. Jednak ówczesne władze komunistyczne nie uznały tego i nie dopuściły do faktycznego objęcia przez niego diecezji włocławskiej. Sakrę biskupią przyjął 27 grudnia 1952 r. bez rozgłosu, w prywatnej kaplicy biskupa ordynariusza w Siedlcach, z rąk bp. Ignacego Świrskiego. W 1953 r. władze państwowe, żeby załagodzić napiętą sytuację (spowodowaną m.in. aresztowaniem Prymasa Stefana Wyszyńskiego), zezwoliły wreszcie biskupowi Pawłowskiemu na ingres do Katedry włocławskiej, który odbył się 5 października 1953 r., i od tego dnia faktycznie stanął on na czele diecezji (w latach 1951–1953 diecezją włocławską administrował w jego imieniu biskup sufragan Franciszek Korszyński).

Jako biskupowi włocławskiemu przyszło Pawłowskiemu kierować diecezją w trudnych uwarunkowaniach spowodowanych panowaniem władz komunistycznych w Polsce i ciągłej inwigilacji przez nie działalności kościelnej. W czasie swojej 15-letniej posługi biskupiej szczególny nacisk kładł na: duchową formację oraz sprawność duszpasterską kapłanów przez organizowanie dla nich kursów i wykładów duszpasterskich prowadzonych przez specjalistów z różnych dziedzin w zakresie teologii; katechizację dzieci, młodzieży (w tym katechizację przedmałżeńską) i dorosłych; wizytowanie parafii; rozwój kultu świętych, zwłaszcza związanych z diecezją włocławską; właściwe sprawowanie liturgii; propagowanie ekumenizmu.

Z podjętych przez niego inicjatyw duszpasterskich należy wymienić: Dni Maryjne (1962), Dni Eucharystyczne będące faktycznie kongresem eucharystycznym diecezji włocławskiej (1963), Rok Serca Jezusowego (1964), Dni Ekumeniczne (1967). Przeprowadził diecezjalny proces informacyjny (1960–1964) bp. Michała Kozala jako przygotowanie do jego beatyfikacji. Zabiegał bezskutecznie o zaaprobowanie przez Stolicę Apostolską kultu bł. Bogumiła jako świętego. Ważnym jego osiągnięciem jest przeprowadzenie Synodu Diecezji Włocławskiej (6–9 XI 1967). Erygował sześć parafii i poświęcił osiem nowo wybudowanych świątyń.

Zreorganizował działalność Wydziału Duszpasterskiego i Wydziału Katechetycznego w Kurii Diecezjalnej Włocławskiej. Przy Wydziale Duszpasterskim powołał nowatorski zespół, w skład którego weszli wykładowcy teologii, duszpasterze oraz osoby świeckie (przede wszystkim lekarze katoliccy). Miał on za zadanie omawianie aktualnych zagadnień moralno-duszpasterskich. Uczestniczył w czterech sesjach Soboru Watykańskiego II, a następnie troszczył się o właściwe zrozumienie postanowień soborowych i wprowadzanie ich w życie na terenie diecezji włocławskiej.

W myśl nowych przepisów liturgicznych zdecydował, aby część zakrystii południowej w katedrze włocławskiej przeznaczyć na kaplicę Najświętszego Sakramentu. Podjęte prace adaptacyjne przekształciły się w wieloletnie prace remontowe i restauracyjne w katedrze. Z jego postanowienia w dniach 8-9 października 1966 r. w katedrze obchodzone były wiekopomne ogólnodiecezjalne uroczystości tysiąclecia chrześcijaństwa w Polsce.

W pamięci diecezjan – uczestników uroczystości sprawowanych pod jego przewodnictwem – zapisał się jako płomienny kaznodzieja i wytrawny mówca.

Zginął 16 września 1968 r. w wypadku samochodowym pod Opolem, jadąc na zebranie Konferencji Episkopatu Polski. Pochowany został w krypcie biskupów włocławskich. W nawie głównej katedry znajduje się poświęcone jemu epitafium (odlew z brązu umieszczony na płycie marmurowej) ufundowane przez jego następcę bp. Jana Zarębę.

Na podstawie: Włocławski słownik biograficzny, t. 6, Włocławek 2011, s. 123–125.

W posłudze biskupiej Antoniego Pawłowskiego wspomagali biskupi pomocniczy: bp Franciszek Korszyński (2 V 1946 – 3 XI 1962), bp Kazimierz Majdański (19 XI 1962 – 1 III 1979), późniejszy biskup szczecińsko-kamieński i jego następca na biskupstwie włocławskim bp J. Zaręba (8 IX 1963 – 20 X 1969).