Павел Петрович Кадочников родился 16 (29) июля 1915 года в Петрограде. Во время Гражданской войны семья уехала на Урал, в небольшое село, где и прошло детство Павла. Здесь он окончил школу, увлёкся рисованием и живописью, которые прививала мать, «грамотная и умная женщина».
В 1927 году семья вернулась в Ленинград, где отец получил работу на заводе «Красный путиловец», а Павел продолжил заниматься живописью, поступив в детскую художественную студию. Он хотел стать художником, но после того, как серьёзно заболел отец, ему пришлось кормить семью и Павел оставил школу, устроился учеником слесаря на завод «Красный путиловец», продолжая заниматься живописью.
В 1929 году Павла пригласили в театральную студию, где он проявил себя как актёр, затем попал к режиссёру Б. В. Зону, в театральный техникум при Ленинградском ТЮЗе (театр занимал помещение бывшего Тенишевского училища на Моховой улице, ныне в здании находится Учебный театр «На Моховой», ТЮЗ теперь - имени А. А. Брянцева на Пионерской площади). Начал учиться в 1931 году, хотя к тому времени он не успел окончить среднюю школу, позже курс был расформирован в Техникум сценических искусств.
Позже его бы назвали «стилягой» - Кадочников выделялся среди окружения своим обликом – он носил бабочку и бархатную толстовку, умел исполнять неаполитанские песни и пользовался большой популярностью среди однокурсниц. От одной из них родился сын Константин, будущий актёр.
В 1935 году Кадочников окончил техникум и стал актёром созданного Б. В. Зоном Нового ТЮЗа, который располагался в бывшем здании Демутова трактира на Желябова 27 (с 1939 г. здесь также действовал театр Эстрады Райкина). Театр стал кузницей новых актёров – среди учеников Зона - как сам П. Кадочников, так и Н. Титова, Е. Деливрон, А. Тимофеева, В. Андрушкевич, Р. Котович, А. Красинькова и другие. На этой сцене актёр выступал в 1935—1944 годах, среди его ролей - Лель в «Снегурочке» А. Н. Островского. Роль Купавы играла актриса Розалия Котович, служители Мельпомены увлеклись друг другом и вскоре поженились.
С 1935 по 1938 год работал педагогом по технике речи в Центральном театральном училище.
С 1935 года играл в кино, дебютной работой стала эпизодическая роль Михася в фильме «Совершеннолетие».
С роли в «Человеке с ружьём» С. И. Юткевича (1938) началась его длительная кинокарьера. В следующем фильме Юткевича «Яков Свердлов» (1940) Кадочников сыграл сразу две роли — рабочего паренька и Максима Горького.
Роль Горького принесла актёру известность и в 1940 году Кадочников исполнил главную роль в музыкальной комедии «Антон Иванович сердится», съёмки картины закончились прямо накануне Великой Отечественной войны. Павел Петрович вспоминал:
«Каждый день приносил тревожные сводки с фронта, и нам, молодым актёрам, казалось больше невозможным оставаться в тылу: мы должны были защищать Родину. Эти мысли не давали покоя».
Он хотел пойти в народное ополчение, но ему на Ленфильме отказали. «Ты снимаешься в „Обороне Царицына“ и „Походе Ворошилова“, мол, это фильмы оборонного значения.
После завершения съёмок в фильме «Оборона Царицына» (1942) актёр исполнил трагическую роль Владимира Старицкого в фильме «Иван Грозный» Эйзенштейна (1945).
В 1944 года в семье актёра родился сын Пётр.
Вернувшись в Ленинград, Кадочников узнал, что театр, в котором он работал, распался и он решил полностью посвятить себя кинематографической музе.
Роль советского разведчика в картине «Подвиг разведчика» (1947) режиссёра Б. В. Барнета принесла ему всенародную популярность и стала его визитной карточкой, определив в советском кино образец разведчика.
В 1948 году вышел фильм «Повесть о настоящем человеке», роль знаменитого лётчика Алексея Маресьева (Мересьева), сделала актёра одним из самых популярных актёров в стране. Чтобы вжиться в образ человека, потерявшего ноги, актёр отказался от дублёров и в течение четырёх месяцев ходил на настоящих протезах и ползал в снегу в мороз.
В 1954 году на экраны вышла комедия «Укротительница тигров», где Кадочников сыграл Ермолаева, мотогонщика, также ставшей суперпопулярной, здесь талант актёра открылся с новой стороны.
В 1950-х годах — художественный руководитель студии киноактёра при киностудии «Ленфильм». В середине 1960-х годов попал в немилость к высшему руководству, его перестали приглашать на съёмки, и Кадочников попробовал себя и в качестве кинорежиссёра - «Победительный марш», 1964), «Музыканты одного полка (совместно с Г. С. Казанским), 1965, «Снегурочка», 1968, «Я тебя никогда не забуду», 1983, «Серебряные струны (совместно с О. И. Дашкевичем), 1987.
В 1967 году вступил в партию.
В 1977 вышла «Неоконченная пьеса для механического пианино» Н. Михалкова, с ролью Ивана Ивановича Трилецкого началось актёрское возрождение Кадочникова. Важной работой стала роль Вечного Деда в фильме А. С. Кончаловского «Сибириада» (1978).
В 1987 году вышла последняя режиссёрская работа Павла Кадочникова - биографический фильм «Серебряные струны», посвящённый создателю первого в России оркестра народных инструментов В. В. Андрееву.
Умер 2 мая 1988 года в Ленинграде, похоронен на Серафимовском кладбище Петербурга рядом с могилой сына Петра (1944—1981).
На фасаде дома (Каменноостровский пр., 2-Кронверкский пр., 21), где жил П. Кадочников с 1952 до самой смерти, установлена мемориальная табличка.
О звёздах кино и Ленфильма турфирма Эклектика рассказывает в ходе экскурсии «Каменный остров: от основания Петербурга до съемок в кино».
