Павлов умел мастерски организовать свой отдых. В летние месяцы он почти совсем отходил от науки. По свидетельству жены, ни одна научная книга не имела права выезда на дачу! Иван Петрович находил нужным совершенно освобождать свой мозг от всяких лабораторных мыслей, читал только художественную литературу. Ученого особенно привлекали классики русской и мировой литературы, в частности Л. Н. Толстой, А. С. Пушкин, В. Шекспир, Ж. Мольер, Г. Гейне и др. Эту любовь он также сохранил до глубокой старости. Он писал жене 15 июня 1935 г.: «А затем читаю Мольера и моего возлюбленного Шекспира» [>44 «Переписка И. П. Павлова», стр. 442.]. Кроме того, Павлов работал на огороде и в саду, купался, увлекался спортивными играми, а также неазартными карточными, раскладывал пасьянсы.
Физическая работа и спорт, как уже говорилось, доставляли ему подлинное наслаждение. Не удивительно, что Павлов являлся организатором Гимнастического общества врачей и одним из наиболее активных его членов на протяжении многих лет.
Человек огромной внутренней культуры, глубокого образования и обширных жизненных интересов, он серьезно увлекался и коллекционированием. Объекты его увлечения менялись: он собирал бабочек, растения, марки, а в последний период жизни — картины русских художников. Коллекция картин Павлова, пожалуй, одна из ценных среди такого рода индивидуальных собраний в Ленинграде. Павлов вообще считался хорошим знатоком и тонким ценителем живописи. Особенно близки его сердцу были полотна великих русских художников, в частности Васнецова, Репина. По свидетельству Л. А. Орбели, одно время Павлов систематически посещал все художественные выставки.
Павлов любил музыку, особенно классическую русскую. У него на квартире организовывались небольшие концерты, в которых принимали участие его ученики, умеющие играть на музыкальных инструментах (в частности, А. Д. Сперанский, П. С. Купалов, Н. И. Красногорский), и также профессиональные артисты — П. 3. Андреев, С. П. Преображенская и др. На протяжении многих лет Павлов общался со многими видными деятелями русской культуры — А. М. Горьким, И. Е. Репиным, М. В. Нестеровым, С. Т. Коненковым, И. Я. Гинзбургом, П. 3. Андреевым, С. П. Преображенской, К. С. Станиславским и др. Поздравляя 12 января 1934 г. П. 3. Андреева с 30-летием его артистической деятельности, Павлов телеграфировал: «Сердечное спасибо дорогому Павлу Захаровичу за звуки, исходящие из души и потрясающие душу» [>45 «Переписка И. П. Павлова», стр. 360.].
Некоторое время он занимался наблюдением за небесными телами при помощи любительских телескопов.