В 1893 году он увлекся женой гвардейского офицера Ольгой Валерьяновной Пистолькорс, урожденной Карнович (1865–1929). В доме Пистолькорсов на Большой Морской в Петербурге и на даче в Красном Селе часто собирался тогда цвет дворянских фамилий из числа чинов гвардии. Бывал здесь и цесаревич Николай, питавший симпатии к хозяйке этого салона. Он даже вел с ней переписку. Например, летом 1893 года писал: «Милая Мама-Леля! Очень прошу простить меня, но ввиду более раннего моего отъезда в Англию я не буду иметь удовольствия завтракать у вас в городе, как было условлено раньше. Я тем более сожалею, что завтрак у вас мог бы служить продолжением того прекрасного вечера 8-го июня, который так весело прошел у вас в Красном».
Со временем «дядя Павел» и замужняя «Мама-Леля», презрев светские условности, стали появляться вместе на людях. Все это служило темой бесконечных пересудов, но внешне не вызывало нареканий, так как «романтические отношения» сами по себе были в порядке вещей; надо лишь блюсти матримониальные каноны. Положение изменилось, когда влюбленные, имевшие к этому времени сына Владимира, «рожденного во грехе», решили узаконить свои отношения.
В начале 1902 года А. А. Половцев свидетельствовал: «Город занят большим скандалом. Уже много лет великий князь Павел Александрович состоит в связи с женой адъютанта великого князя Владимира Александровича — Пистолькорса. Бесцеремонность влюбленных достигла крайних пределов. Путешествия и прогулки вдвоем, обхождение с рожденным сыном, носящим фамилию Пистолькорса, и т. п., все это принималось публикой как выражение совершившегося факта. Ныне летом г-жа Пистолькорс объявила, что в. к. решил на ней жениться и что для сего ею немедленно получен развод… Великий князь Павел объявил, что он женится на г-же Пистолькорс во что бы то ни стало, бросив, если нужно, все и уехав из России». Вскоре ему действительно пришлось, потеряв свое положение на родине, отбыть во Францию, где несколько лет супруги дожидались царского прощения.
В России остались сын и дочь князя, которые отца очень любили, и заботу о которых взяли на себя великий князь Сергей Александрович и его жена Елизавета Федоровна. Большое участие в воспитании детей Павла принимал и царь, особенно нежно относившийся к своему двоюродному брату Дмитрию, ставшему для него почти сыном. Последний платил императору ответной любовью и навсегда сохранил к нему большую привязанность, хотя в результате распутинской истории потерял расположение императорской четы.
До того же времени Дмитрий — ближайший член династии, вхожий во дворец постоянно и во время первой мировой войны находившийся около Николая II многие месяцы. Во время отлучек он часто писал царю, которого всегда называл «дядя», и эта корреспонденция наглядно рисует близкий характер отношений между ними. Вот выдержка из письма от 17 ноября 1911 года, посланного из Петербурга в Ливадию: «Дорогой дядя! Страшно благодарю тебя за твое милое письмо… Часто читаю в газетах про то, что ты в Ливадии делаешь. И признаюсь, мне каждый раз жалко делается, думая, что меня там нет с вами. Как танцевальные вечера? Это был бы чудный случай для меня схватить Зизишку (Нарышкину. —
Отцу Дмитрия, Павлу Александровичу, пришлось прожить почти десять лет за границей, ожидая перемен в настроениях самодержца. В 1905 году князь приехал ненадолго на похороны своего брата, московского генерал-губернатора Сергея Александровича, убитого в феврале террористом. Во время беседы царь заявил дяде, что «уже на него не сердится». Великий князь и его новотитулованная супруга (к этому времени она получила от баварского короля титул графини Гогенфельзен) ликовали, надеясь теперь вернуться в Россию. Однако вскоре пришло известие, что им совместно запрещено появляться на публике. Объясняя мотивы своего решения, император писал дяде Павлу: «Во всяком случае, за мною остается право решения вопроса о времени, когда тебе разрешено будет приехать сюда с женою. Ты должен терпеливо ожидать, не забегая вперед. Позволив тебе приезжать в Россию от времени к времени, я желал этим дать утешение твоим детям видеться с тобою. Они потеряли в дяде Сергее, в сущности, второго отца. Не забудь, что ты покинул их для личного своего счастья».