Священномученик Павел родился в 1880 г. в деревне Аннино Тимского уезда Курской губернии в семье крестьянина Аркадия Васильевича Андреева, окончил Курскую духовную семинарию и Санкт-Петербургскую духовную академию, в 1902 г. был рукоположен во священника, служил в Екатеринославской губернии. После революции местом служения пастыря стала портовая церковь Мариуполя. В 1923 г. отец Павел был возведен в сан протоиерея.
В 1927 г. последовал первый арест пастыря по обвинению в антисоветской агитации. Однако обвинение было настолько надуманным, что отец Павел через два месяца был освобожден. С 1929 г. протоиерей Павел Андреев служил в Москве настоятелем церкви Воскресения Словущего на Остоженке, в том же году стал ключарем Богоявленского собора в Дорогомилове.
Следующий арест последовал на волне первых сталинских гонений конца 1920 — начала 1930-х годов — в 1932 г. священномученик Павел был арестован за критические высказывания об интервью митрополита Сергия 1930 г., где последний отрицал преследования за веру.
Показания на отца Павла дал протодиакон собора Алексей Тихонов. По его словам, после интервью митрополита Сергия протоиерей Павел Андреев «устроил совещание с членами приходского совета, где протестовал против этого интервью, говоря, что Синод работает рука об руку с советской властью».
Сам протоиерей Павел на допросе отрицал ведение политических разговоров, а об интервью сказал: «Разговор по поводу интервью в церковной сторожке как таковой мог происходить, но фактически не помню, был ли или нет, ввиду того, что прошло много времени».
4 мая 1932 г. следствие было закончено, отец Павел был обвинен в том, что выступал с антисоветской критикой интервью митрополита Сергия и говорил о гонениях на религию. 19 мая отец Павел был приговорен к трем годам ссылки в Казахстан.
По возвращении отец Павел служил настоятелем Вознесенской церкви в Теряевской слободе Волоколамского района, с 1937 г. настоятелем храма Рождества Богородицы в селе Возмище под Волоколамском.
Здесь пастыря застал сталинский Большой террор. В сентябре 1937 г. была арестована группа волоколамского духовенства и монахини, певшие в церковном хоре. Протоиерей Павел Андреев был в очередной раз обвинен в создании «антисоветских сборищ», контрреволюционной агитации в частных разговорах и в проповеди. Еще одно обвинение состояло в том, что отец Павел 1 мая 1937 г. дал установку затянуть службу, чтобы сорвать демонстрацию.
Священномученик категорически отверг все обвинения. На счет богослужения 1 мая святой сказал, что передал духовенству пожелание архиерея закончить службу до начала демонстрации.
Привлеченный сексот, находившийся в одной камере со священниками, показал, что отец Петр в разговоре с заключенными цитировал Евангелие, говорил, что «советская власть убивает личность человека, свободу совести, что в тюрьму загнали невинный народ». Также по словам доносчика, отец Павел говорил, что «советская власть проповедует учение Дарвина, что человек произошел от обезьяны, а это кощунство и ложь».
14 ноября 1937 г. тройка НКВД приговорила отца Павла Андреева, а также двух других священников, Александра Зверева и Димитрия Розанова, к расстрелу.
16 ноября священномученик Павел Андреев был расстрелян и погребен в безвестной общей могиле на Бутовском полигоне.