В Красной Армии с июля 1941 года. В июле 1942 году окончил Армавирскую, а в 1943 — Батайскую военную авиационную школы пилотов. На фронтах Великой Отечественной войны — с августа 1943 года. Член ВКП(б)/КПСС с 1945 года.
К Победе П. М. Долгарёв совершил 223 боевых вылета, в 56 воздушных боях сбил лично 26 самолётов противника (документальные данные о его групповых победах отсутствуют)[2].
После войны продолжил службу в армии. С 1948 по 1949 годы прошёл полный курс Липецких Высших офицерских лётно-тактических курсов усовершенствования командиров частей ВВС. В 1956 году окончил Военно-воздушную академию и университет марксизма-ленинизма[4]. Был участником военных действий в Египте в качестве старшего советника[5]. Занимал должность заместителя начальника Военно-воздушной академии имени Ю. А. Гагарина.
Долгарёв Павел Михайлович // Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1987. — Т. 1 /Абаев — Любичев/. — С. 436. — 911 с. — 100 000 экз. — ISBN отс., Рег. № в РКП 87-95382.