Павлова не удовлетворяла идеалистическая философия Шеллинга. В своих взглядах на природу он стоял на передовых позициях. «Движение доминирует в природе», — провозглашал Павлов. Говоря о различных «телах и явлениях» природы, он замечал: «Ежели к сим произведениям подойти, так сказать, ближе, если будем проникать глубже сию совокупность видимого, то не можем не заметить, что сие нечто содержимое, издали кажущееся покойным, все же находится в движении».
Выдающийся русский революционер-демократ А. И. Герцен, слушавший лекции Павлова в Московском университете, с благодарностью вспоминал профессора-энциклопедиста, прививавшего студентам передовые философские воззрения. Герцен говорил, что павловские курсы «были чрезвычайно полезны. Павлов стоял в дверях физико-математического отделения и останавливал студентов вопросом: ты хочешь знать природу? Но что такое: природа? Что такое: знать? Это чрезвычайно важно; наша молодежь, вступающая в университет, совершенно лишена философского приготовления, одни семинаристы имеют понятие о философии, зато совершенно превратное». А. И. Герцен вспоминает «необычайную ясность изложения» философских вопросов на лекциях Павлова. Язык этих лекций Герцен противопоставлял «искусственному, тяжелому, схоластическому языку немецкой науки». «Увлекателен был Павлов, — писал другой его ученик, — озаривший новым блеском области естествознания… Логические устремления профессора действовали сильно на умы юношества и приносили пользу в системе построения наук».
И вот этот выдающийся ученый своего века, талантливый физик и химик, постепенно почти целиком переключается на агрономические вопросы. Это следует объяснить исключительно его стремлением поставить науку на службу практике. А в России это можно было сделать лишь отчасти в области сельского хозяйства. В 1820 году Павлов был избран профессором кафедры минералогии и сельского домоводства Московского университета. С открытием общества сельского хозяйства ученый сразу же принимает участие в его работе. Руководители общества назначают Павлова директором Земледельческой школы, а через несколько лет в его заведование переходит и опытный хутор общества. В течение полутора десятков лет, почти до самой своей смерти, Павлов не расстается со школой и хутором. А после кончины ученого-энтузиаста они в течение нескольких десятилетий продолжают жить «павловским заквасом».
Павлов совершил продолжительную поездку за границу, долго был в Германии, знакомясь там с состоянием сельского хозяйства. Он встречался с известным немецким агрономом А. Тэером (1752–1828) и изучил его фундаментальный труд «Основания рационального сельского хозяйства». Отдавая должное Тэеру, настойчивому пропагандисту хорошей обработки почвы, применения органических удобрений и других улучшений в сельском хозяйстве, Павлов хорошо понимал, что немецкие рецепты не всегда могут быть использованы в России. Нужно было бороться за русскую самобытную агрономию, основанную на опытах и практике отечественного сельского хозяйства.
Стремясь связать агрономию с естествознанием и прежде всего с химией, Павлов издает в 1825 году свой труд «Земледельческая химия». Эту книгу он предназначал в качестве учебного пособия для учеников Земледельческой школы. Позднее вышли в свет его двухтомные «Основы сельского хозяйства».
В своих лекциях по агрономии Павлов говорил: — Сельское хозяйство в наше время находится в трех видах: как ремесло, как искусство и как наука. Как ремесло, оно ограничивается наглядною привычкою производить сельские работы по примеру предшественников; как искусство, оно состоит в переимчивости улучшений, сделанных другими; как наука, оно есть разумение начал, на коих дело основано, — способов, коими оно производится, и условий, при которых лучше достигает цели. Участь сельского хозяйства, как ремесла, есть неподвижность, как искусства — слепая удача или ряд хозяйственных ошибок, как науки — рассчитанный успех. Это не предположения, а истины, бросающиеся в глаза при взгляде на события, совершающиеся вокруг нас и во всех странах света: у хозяина-ремесленника все по обычаю предков; такие хозяйства, несмотря на различие потребности времени, климата, почв и других местных обстоятельств, одинаковы в каждой стране, различаются только лучшей или худшей бдительностью хозяйского глаза… У хозяина-нововводителя старое все переломано, а новое, как наудачу предпринятое, не ладится. Общая черта таких хозяйств — непрерывная стройка без архитектора. «Делай у себя то, что хорошо у других». Вот их девиз! Но хорошее в одном месте может быть худым в другом. Оттуда неудачи. Хозяин, действующий по правилам науки, поступает рационально; он делает улучшения в хозяйстве не по данным образцам, но по данным обстоятельствам, на основании современных сведений о деле. Признак рациональных хозяйств — современность с печатью местности. Девиз их — «век живи, век учись». Но век учиться может только тот, кто учению своему положил начало. Это начало в сельском хозяйстве есть наука.