Участник советско-финляндской войны: в ноябре 1939 – марте 1940 – командир звена 7-го истребительного авиационного полка. Участвовал в боях на западе Карельского перешейка и прорыве линии Маннергейма на выборгском направлении. Совершил 131 боевой вылет на истребителе И-15бис.
Участник Великой Отечественной войны: в июне – июле 1941 – заместитель командира авиаэскадрильи 7-го истребительного авиационного полка, в июле 1941 – мае 1944 – заместитель командира авиаэскадрильи и командир авиаэскадрильи, помощник командира полка по воздушно-стрелковой службе и заместитель командира 145-го истребительного авиационного полка. Воевал на Северном (июнь – август 1941) и Карельском (август 1941 – май 1944) фронтах. Участвовал в обороне Ленинграда, Мурманска и Заполярья, прикрытии союзнических конвоев.
В полку Павла Кутахова знали, как отличною и терпеливого воспитателя молодых лётчиков. Многие, учась у него, стали асами. Он никогда не стремился к увеличению личного счёта сбитых самолётов, а добивался дружных, слаженных действий в бою, взаимной выручки. Учеников у него было много. Среди них будущие Герои Советского Союза Кривошеев, Дмитрюк.

За образцовое выполнение боевых заданий Командования на фронте борьбы с германским фашизмом и проявленные при этом отвагу и геройство Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 мая 1943 года гвардии майору Кутахову Павлу Степановичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
С мая 1944 – командир 20-го гвардейского истребительного авиационного полка. Воевал на Карельском фронте (май – ноябрь 1944) и в составе 14-й отдельной армии (ноябрь 1944 – январь 1945). Участвовал в Свирско-Петрозаводской и Петсамо-Киркенесской операциях.
После войны подполковник П.С. Кутахов ещё несколько лет командовал полком в Заполярье, а потом направлен на Высшие офицерские лётно-тактические курсы в Липецк. С 1950 года занимал должность командира 145-й истребительной авиационной дивизии. Потом переведён в Прибалтику, где осваивал сверхзвуковые истребители. В 1957 году окончил Военную академию Генерального штаба. С августа 1961 года по июль 1967 года командующий 48-й воздушной армией ОдВО. В 1967 году генерал-полковник авиации П. С. Кутахов назначен первым заместителем главнокомандующего Военно-Воздушными Силами СССР. В марте 1969 года Маршал авиации Кутахов стал главнокомандующим ВВС СССР. В 1972 году ему присвоено звание Главного маршала авиации.
За большой вклад в повышение боевой готовности и оснащение современной авиационной техникой Военно-Воздушных Сил и в связи с 70-летием со дня рождения Указом Президиума Верховного Совета СССР от 15 августа 1984 года Главный маршал авиации Кутахов Павел Степанович награждён орденом Ленина и второй медалью «Золотая Звезда».
Умер П.С. Кутахов 3 декабря 1984 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.