Przed objęciem biskupstwa był zaangażowany duszpastersko jako rekolekcjonista i duszpasterz zakonnic.
22 kwietnia 1950 papież Pius XII mianował go biskupem koadiutorem diecezji włocławskiej, jednakże z uwagi na sprzeciw władz państwowych nominacja papieska nie została ogłoszona. Po śmierci biskupa diecezjalnego Karola Radońskiego kapituła katedralna włocławska 20 marca 1951 wybrała na wikariusza kapitulnego biskupa pomocniczego Franciszka Korszyńskiego. Stało się to wbrew pismu prymasa Stefana Wyszyńskiego do kapituły oznajmującym papieską nominację, albowiem kapituła nie uznała tego dokumentu za urzędowy. Wybór kapituły został jednak unieważniony i 23 marca 1951 Antoni Pawłowski kanonicznie objął diecezję włocławską za pośrednictwem biskupa Franciszka Korszyńskiego. Jego święcenia biskupie zaplanowano na 5 maja 1951, a ingres na 13 maja 1951, jednakże z powodu utrudnień czynionych przez władze komunistyczne wciąż nieuznające go za biskupa włocławskiego uroczystości zostały odłożone w czasie. Do rozstrzygnięcia sporu na prośbę prymasa pozostawał w Warszawie, podczas gdy diecezją kierował biskup Korszyński, który otrzymał specjalne uprawnienia. Sam nominat rozważał nawet złożenie rezygnacji i przystanie na propozycję władz państwowych objęcia innej diecezji.