Служив командиром танкового взводу 47 гвардійської танкової дивізії (1991—1993; с. Гіллерслебен, Німеччина); командиром танкової роти (1993—1997, 30-та танкова дивізія), заступником начальника штабу танкового полку (1997—1999), командиром танкового батальйону (1999—2003).
З березня 2014 був залучений до відбиття збройної агресії Російської Федерації проти України. 24-та бригада під його командуванням брала участь у боях за Слов'янськ і Краматорськ, згодом вела бої на російсько-українському кордоні. У ізваринському прориві вийшла із напівоточення.[3]
У лютому 2015 року полковник Олександр Павлюк поступив на навчання в Національний університет оборони ім. І.Черняхівського і 2016 року здобув оперативно-стратегічний рівень військової освіти.[3]
У березні 2017 року, закінчивши навчання стратегічного рівня, став командувачем військ Оперативного командування «Захід» Сухопутних військ ЗСУ.[4][5] Влітку 2020 року був призначений начальником підготовки Командування Сухопутних військ Збройних сил України.[6]
У 2019 отримав ступінь кандидата військових наук в Львівському регіональному інституті державного управління Національної академії державного управління при Президентові України (2021 рік — магістр публічного управління та адміністрування).[1]
Наприкінці січня 2022 року генерал-лейтенант Павлюк в інтерв'ю британській газеті The Times назвав величезною помилкою відмову України від ядерного озброєння в 1994 році. Він також передбачив 20 лютого як орієнтовну дату повномасштабного нападу військ РФ.[3]
Російське вторгнення 2022 року
Як командувач Об'єднаних Сил генерал-лейтенант Павлюк керував обороною Маріуполя та інших міст Донецької та Луганської областей України.[3]
15 березня 2022 року знятий з посади командувача ООС,[8] і призначений головою Київської ОВА.[9] Саме Олександру Павлюку доручена організація оборони та забезпечення столиці України — міста Києва. Станом на початок квітня 2022 року спільними зусиллями підрозділів, задіяних в обороні міста, противника вдалося відтіснити від Києва на декілька десятків кілометрів на всіх напрямках[опосередковано].
21 травня 2022 року знятий з посади голови Київської ОВА.[10]
10 лютого 2024 звільнений з посади першого заступника міністра оборони України.[14]
11 лютого 2024 року призначений командувачем Сухопуних військ ЗСУ.[15][16]
У березні 2024 року Павлюк дорікнув ЗМІ за приділення уваги темі ухилянтства, і сказав, що на той час ТЦК та їхні роти охорони переважно були укомплектовані військовослужбовцями, що втратили здоров'я на війні та визнані непридатними до проходження служби в бойових частинах.[17]
29 листопада 2024 року звільнений з посади командувача Сухопуних військ ЗСУ.[18]
Нагороди та відзнаки
звання «Герой України» з врученням ордена «Золота Зірка» (4 березня 2022) — за особисту мужність і героїзм, вагомий внесок у захист державного суверенітету та територіальної цілісності України.[19]
орден Богдана Хмельницького II ступеня (2 грудня 2016) — за особистий внесок у зміцнення обороноздатності Української держави, мужність, самовідданість і високий професіоналізм, виявлені під час виконання військового обов'язку, та з нагоди Дня Збройних Сил України.[20]
орден Богдана Хмельницького III ступеня (6 грудня 2012) — за значний особистий внесок у зміцнення обороноздатності Української держави, зразкове виконання військового обов'язку, високий професіоналізм та з нагоди Дня Збройних Сил України.[21]
медаль «За військову службу Україні» (4 грудня 2007) — за вагомий особистий внесок у зміцнення обороноздатності і безпеки України, зразкове виконання військового обов'язку, високий професіоналізм та з нагоди 16-ї річниці Збройних Сил України.[22]