Иван Петрович не курил, не пил спиртных напитков и вел очень простои образ жизни. В этом, бесспорно, сказывалось хорошее воспитание, полученное им в детские годы в доме родителей и у крестного. Его негативное отношение к спиртным напиткам в значительной мере связано и с одной смешной историей. Как-то в годы учебы в университете Иван Петрович решил на самом себе испытать влияние алкоголя в дозе, способной вызвать состояние опьянения. Он купил бутылку рома, заперся у себя в комнате, сел за стол перед зеркалом, положил перед собой тетрадь с карандашом, чтобы описать ожидаемые после выпивки изменения как в выражениях лица, так и в субъективных переживаниях и ощущениях. После одного стакана он успел лишь записать, что глаза посоловели и что его клонит ко сну. Павлов очнулся на мокром полу, с сильной головной болью и противным вкусом во рту. У него наступило состояние такого тяжелого угнетения, какого он никогда не испытывал. После этого «опыта» Иван Петрович ни разу в жизни не был пьян, да и вообще никогда не употреблял алкоголя.
Человек науки «с ног до головы», как он сам любил говорить, Павлов был в то же время хорошим семьянином. Он нежно любил жену, детей и внуков и всегда проявлял о семье исключительную заботу. Не любя писать письма, неохотно и с большим опозданием отвечая на послания друзей, членам семьи, особенно жене Серафиме Васильевне, он писал регулярно и довольно часто. Павлов очень тяжело и долго переживал смерть своего сына Виктора, талантливого гистолога, умершего от сыпного Тифа в годы гражданской войны. Знаменитые павловской «Лекции о работе больших полушарий головного мозга» открывались таким посвящением: «Святой памяти нашего сына Виктора посвящается этот труд — плод неотступного 25-летнего думания». Очень тяжело Павлов перенес смерть другого сына, Всеволода, юриста по образованию. Не исключено, что эти продолжительные тяжелые переживания основательно изнурили ученого и в какой-то мере ускорили и его смерть.
Всю свою долгую жизнь Павлов активно участвовал в работе различных общественных организаций. Так, он был весьма деятельным товарищем председателя, а затем и председателем Общества русских врачей, организатором и многолетним руководителем Гимнастического общества врачей, членом, а затем председателем суда чести при петербургском врачебном обществе взаимной помощи. После свержения царизма Павлов совместно с А. М. Горьким, академиками И. П. Бородиным, В. И. Вернадским, А. С. Фаминцыным и другими учеными создали общество «Свободная ассоциация для развития и распространения положительных наук». Ученый сам по линии этого общества читал научно-популярные лекции в Петрограде и Москве. В последние годы жизни Павлов руководил организацией физиологического общества, «Физиологического журнала», ряда физиологических съездов.