Переулок возник в начале XX века. Сначала (на картах) это был тупик от Борщаговской улицы, позже переулок соединил улицы Борщаговскую и тогдашнюю Полевую (ныне эта часть ул. Полевой называется Политехническая). Переулок назывался Бондаренков, или Бондаренковский[1][2][3][4], однако параллельно использовали названия Бондарский переулок[5][6][7], Бондаренко[8], Бондаревский[9].
По повести Наталии Трощенко «История одной старухи», опубликованном в журнале «Нева» в 1991 году, переулок был назван по фамилии её прадеда — Григория Бондаренко, который в конце XIX века приобрёл земельный участок в деревне Шулява[10][11] (в рассказе сообщается, что позднее село Шулява стало районом Шулявкой)[12]. Эта версия официально подтверждена в проекте постановления президиума Киевского городского совета 1937 года, в котором предлагалось предоставить переулку Бондаренков в Жовтневом районе название Сквирский переулок, поскольку старое название «происходит от фамилии бывшего кулака-землевладельца и домовладельца Бондаренко» [8].
В 1949 году Бондаренковский переулок переименован в Полевой[13], однако фактически новое название не использовалось. Современное название — с 1952 года [14][9], в честь российского врача-терапевта Сергея Боткина, открывателя «болезни Боткина ».
Бывшая застройка улицы состояла из одноэтажных частных зданий семьи Бондаренко, снесённых в 1986–1987 годах.
В июне 2022 года экспертная группа рекомендовала Киевскому городскому совету переименовать улицу Боткина и назвать в честь украинского хирурга, академика ВУАН Николая Волковича (1858–1928)[13]. В сентябре 2024 такое название получила бывшая улица Ивана Тургенева в Дарницком районе города.
Современное название в честь украинского профессора, народного депутата Украины, государственного деятеля и экономиста Михаила Павловского по решению Киевского городского совета - с 19 сентября 2024 [14].
Довідник для сортування кореспонденції, адресованої до м. Києва та його околиць: Звіринець, Караваївська дача, Куренівка, НИВКИ, Олександрівська Слобідка, Воскресенська Слобідка, Микільська Слобідка, Передмісна Слобідка, Пріорка, Святошин, Сирець, Чоколівка та Труханів острів. — [К.] : Видання Київського відділу зв'язку, 1932. — 48 с.
Справочник для сортировки и правильной заадресовки корреспонденции в адрес г. Киева та його окраин: Святошино, Пуща-Водица, Куреневка, Приорка, Сталинка, Соломенка, Зверинец, Чоколовка, Нивки, Караваевская дача, Александровская слободка, Воскресенкая слободка, Никольская слободка, Предмостная слободка, Сірец и Труханов остнов. — [К.] : Издание Управления Киевской городской почтовой связи, 1935. — 62 с. (рус.)
Довідник міліціонерові м. Києва / Склали П. К. Андронов та ін. — [К.] : Видання Управління РС міліції, Управління НКВС УСРР по Київській обл., 1935. — 204 с.
Справочник по заадресованию корреспонденции в Киев. — [К.] : Издание Управления почтовой связи г. Киева, 1936. — 62 с. (рус.)
Справочник по заадресованию корреспонденции в Киев. — [К.] : Издание Киевского городского почтамта, 1940. — 122 с. (рус.)
Виконавчий комітет Київської міської ради депутатів трудящих (Міськвиконком). Дислокація вулиць та районів м. Києва. Почато 10 вересня 1940 р. // Державний архів міста Києва. Ф. Р-1. Оп. 1. Спр. 13628. На 44 арк.
Вулиці Києва. Довідник / Упорядники О. І. Марчук та ін. — К.: Державне видавництво технічної літератури, 1958. — 462 с. (укр.)
Боткіна вул. // Вулиці Києва. Довідник / упоряд. А. М. Сигалов та ін. — К. : Реклама, 1975. — С. 28.