июне 1919 года ушёл из города вместе с полком Красной Армии, был воспитанником полка, участвовал в боях. Позже попал в плен, бежал, оказался в занятой белыми Одессе, где беспризорничал, подрабатывал в порту. После занятия города красными вновь вступил в РККА. С 1921 года служил на канцелярских должностях в Особом отделе, потом — в губотделе ГПУ. С 1922 года служил в погранвойсках. С 1923 года — на комсомольской работе; в 1925 году направлен на работу в ГПУ и через два года стал оперативным работником. В 1928-1930 годах учился на рабфаке ГПУ. С 1932 года - в Москве, назначен сотрудником центрального аппарата ОГПУ, с 1933 года работал в Иностранном отделе (нелегальная разведка в нескольких европейских странах). Так как, помимо русского, свободно владел только украинским языком, специализировался на украинских националистах. В 1935 году под видом представителя украинского антисоветского подполья Судоплатов под псевдонимом "Андрей" был внедрён в руководство ОУН в Берлине. Учился в специальной партийной школе НСДАП в Лейпциге. Судоплатов завоевал доверие лидера ОУН полковника Коновальца, вошёл в его ближайшее окружение и сопровождал в инспекционных поездках в Париж и Вену.

В 1937-1938 годах "Андрей" выезжал нелегальным курьером в ряд стран Западной Европы под прикрытием должности радиста грузового судна. 23 августа 1938 года по личному поручению Сталина он осуществил в Роттердаме (Нидерланды) ликвидацию Коновальца, передав ему коробку конфет с заложенной в неё бомбой. После ареста прежних руководителей разведки с 6 ноября по 2 декабря 1938 года Судоплатов исполнял обязанности начальника внешней разведки. После смещения Николая Ежова и его замены Лаврентием Берией, Судоплатова назначают в 1939 году заместителем начальника отдела ГУГБ НКВД СССР. На этой должности Павел Судоплатов вместе с Наумом Эйтингоном руководил операцией по ликвидации Троцкого. С февраля 1941 года - заместителем начальника 1-го (Разведывательного) управления НКВД СССР. С января 1942 года - начальник 4-го управления НКВД СССР, созданного на базе 2-го отдела. Судоплатов руководил партизанскими и разведывательно-диверсионными операциями в ближнем и дальнем тылу противника, координировал работу агентурной сети на территории Германии и стран её союзников, с ноября 1942 года по совместительству заместитель начальника 1-го управления НКВД СССР. С мая 1943 года - начальник 4-го управления НКГБ СССР. Судоплатов работал со знаменитым советским разведчиком Николаем Кузнецовым, руководил диверсионной деятельностью на Кавказе. Руководил основанными на радиоигре блестящими операциями «Монастырь» и «Березино». Совместно с другим высокопоставленным сотрудником НКВД В.Н.Ильиным разработал план покушения на Гитлера группой Миклашевского. С февраля 1944 года комиссар государственной безопасности 3-го ранга Судоплатов был начальником группы "С" при наркоме внутренних дел СССР, руководил переводом и обобщением агентурных материалов по атомной проблеме. Одновременно с мая по август 1945 года был начальником отдела "Ф" НКВД СССР (работа на территории стран, освобождённых Красной Армией от противника, сбор информации от граждан СССР, побывавших в плену или интернированных в странах Европы).

В 1945-1947 годах генерал-лейтенант Судоплатов под именем П. Матвеева и прикрытием должности советника НКИД/ МИД участвовал в подготовке и проведении конфиденциальных переговоров наркома/министра иностранных дел СССР Молотова с чрезвычайным и полномочным послом США в СССР Гарриманом. После смерти Сталина Судоплатов был назначен заместителем начальника ПГУ (разведка за границей) МВД, с мая 1953 года - начальником нового, 9-го (разведывательно-диверсионного) отдела МВД СССР. После ареста Берии отдел был расформирован, а 21 августа 1953 года генерал-лейтенант Судоплатов был арестован как "пособник Берии" по обвинению в заговоре. В 1958 году был приговорён к 15-ти годам заключения. Вины не признал, вышел в 1968 году. Судоплатов занялся литературной деятельностью, под псевдонимом Анатолий Андреев опубликовал три книги. Более 20 лет Павел Анатольевич боролся за восстановление своего доброго имени. В феврале 1992 года в соответствии с Законом РФ «О реабилитации жертв политических репрессий» был реабилитирован Главной военной прокуратурой РФ.

Ушёл из жизни Павел Андреевич Судоплатов 24 сентября 1996 года. В 1998 году указом Президента РФ Судоплатов был посмертно восстановлен в правах на государственные награды; ордена и медали возвращены его семье.