Podczas inwazji Stanów Zjednoczonych na Irak Pavel pełnił funkcję oficera łącznikowego w Centralnym Dowództwie Sił Zbrojnych USA (CENTCOM) w Tampie oraz w Katarze (styczeń–kwiecień 2003). Oceniał wówczas, że Irak może użyć broni chemicznej przeciwko wojskom państw koalicji. W latach 2006–2007 zastępca dyrektora departamentu ds. operacji w Ministerstwie Obrony Czech. Następnie służył jako zastępca przedstawiciela wojskowego Czech przy Unii Europejskiej w Brukseli (2007–2009) oraz jako czeski przedstawiciel w Naczelnym Dowództwie Sojuszniczych Sił Europy (SHAPE) w Mons (2010–2011).
Od lipca 2011 do czerwca 2012 był zastępcą szefa . 29 czerwca 2012 prezydent Václav Klaus mianował go szefem Sztabu. Funkcję objął 1 lipca 2012 i sprawował ją do 30 kwietnia 2015.
W lipcu 2014 rząd Bohuslava Sobotki, z poparciem prezydenta Miloša Zemana, wysunął kandydaturę Pavla na funkcję szefa Komitetu Wojskowego NATO, tj. drugiej najważniejszej funkcji w strukturach Sojuszu (po sekretarzu generalnym). Pavel został wybrany na stanowisko 20 września 2014 podczas szczytu w Wilnie;