Водохранилище расположилось в долине реки Уфы, его протяженность составляет 150 километров, а средняя глубина достигает 11,7 метров. Павловское водохранилище имеет высокие берега, которые покрыты лесами и известняковыми скалами. Водохранилище является резервным источником водоснабжения для города Уфы.