1917 г. демобилизован. По увольнении работал пом. комиссара Хамовнического района Москвы. В январе 1918 г. городской управой района он назначен заведующим и учителем 3-й дорогомиловской городской школы. В Гражданскую войну С. И. Павлов добровольно вступил в РККА 10 сентября 1918 г. и был назначен инструктором 99-го Московского рабочего полка. С апреля 1919 г. в должностях пом. командира и командира 180-го стрелкового полка 20-й Пензенской стрелковой дивизии воевал на Восточном фронте. Участвовал в боях в районе Верх, и Ниж. Обояно-Петровских заводов, на р. Белой в Уфимской операции, на подступах к Кананикольскому заводу, под Орском (Актюбинская операция). В октябре 1919 г. полк в составе дивизии был передан Южному фронту и участвовал в боях с войсками генерала А. И. Деникина в районах станиц Иловлинская, Пекинская, Александровская, Великокняжеская и на р. Маныч. В июне 1920 г. С. И. Павлов был направлен на учебу в Москву в Высшую школу штабной службы РККА, затем с ноября занимал должность пом. начальника оперативного отдела и начальника Оперативного управления штаба Отдельной Кавказской армии. Участвовал с ней в Бакинской, Тифлисской, Кутаисской, Батумской и Эриванской операциях, в борьбе с бандитизмом в Дагестане, в Шушинском и Ленкоранском уездах. В октябре 1921 г. С. И. Павлов зачислен слушателем в Военную академию РККА, по окончании которой в августе 1924 г. назначен пом. начальника штаба 51-й Перекопской стрелковой дивизии УВО. В декабре 1925 г. переведен в Штаб РККА пом. начальника 4-го отдела Оперативного управления. С ноября 1926 г. исполнял должность начальника оперативной части 4-й Туркестанской стрелковой дивизии, с января 1927 г. начальника штаба 1-го стрелкового корпуса ЛВО. С февраля по октябрь 1928 г. находился на курсах при Военно-воздушной академии РККА им. проф. Н. Е. Жуковского, затем был назначен летчиком-наблюдателем 44-го авиаотряда 13-й авиабригады ВВС ЛВО. С апреля 1929 г. исполнял должность пом. начальника штаба, а с января 1930 г. начальника штаба 10-й отдельной стрелковой дивизии этого же округа. С февраля 1930 г. был преподавателем Военно-теоретической школы ВВС РККА в Ленинграде. С 30 ноября 1931 г. уволен в запас по болезни. Работал преподавателем в Ленинградском институте инженеров Гражданского воздушного флота и в системе Осоавиахима в городах Мурманск и Полярный.
С 1935 г., после прохождения курсов учителей при Ленинградском педагогическом институте им. Покровского, работал учителем в Лудонской средней школе Струго-Красненского района Ленинградской обл. 23 сентября 1939 г. С. И. Павлов вновь был призван в РККА