Родился 1июня 1897 года в деревне Филисово Рыбинского уезда Ярославской губернии. В Красной Армии с 1918 года. Участник первой мировой и гражданской войн, национально - революционной войны в Испании, участвовал в освободительном походе в Западную Белоруссию в сентябре 1939 года, в советско-финской войне.
С июня 1941 года П.И. Батов сражался на фронтах Великой Отечественной войны. В октябре 1942 года был назначен командующим 65-й армии, которая под его руководством принимала участие в крупнейших операциях Великой Отечественной войны: Сталинградской и Курской битвах, форсировании Днепра, освобождении Белоруссии, Польши, в Висло-Одерской и Берлинской операциях.
В октябре 1943 года войска 65-й армии под его командованием в составе Центрального фронта успешно форсировали Днепр в районе Лоева. В упорных боях с врагом они овладели плацдармом важного оперативного значения, с которого начиналось освобождение белорусской земли. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 30.10. 1943 года генерал-лейтенанту П.И. Батову было присвоено звание Героя Советского Союза.
65-я армия внесла большой вклад в освобождение Белоруссии, вела ожесточённые бои с врагом на польской земле, на территории Германии. За умелое руководство войсками в Висло-Одерской операции, успешное форсирование реки Одер П.И. Батов был во второй раз награждён медалью «Золотая Звезда».
В послевоенные годы он продолжал службу в Вооружённых Силах страны. В 1949 году с отличием окончил высшие академические курсы Академии Генерального штаба им. Ворошилова. Занимал ряд ответственных постов в Советской Армии. В 1962-1965 гг. возглавлял штаб Объединённых Вооружённых Сил& стран Варшавского договора.
Родина высоко оценила его заслуги. Помимо двух медалей «Золотая Звезда», он был награждён семью орденами Ленина, тремя орденами Красного Знамени, тремя орденами Суворова, орденом Кутузова 1-й степени, орденом Богдана Хмельницкого 1-й степени, орденом «Знак почёта», девятью высшими орденами иностранных государств, двадцатью советскими и иностранными медалями. В 1970 – 1981 годах Павел Иванович Батов возглавлял Советский комитет ветеранов войны.
Умер полководец в апреле 1985 года.