В 1829-1830 гг. Игнатьев являлся председателем комиссии, расследующей злоупотребления в Оренбургском крае. Павел Николаевич представил императору доклад, в котором подверг сомнению способность генерал-губернатора П. К. Эссена управлять краем. Эссена срочно вызвали в столицу, а Игнатьев получил еще одну государеву благодарность. В 1834-1846 гг. он являлся директором Пажеского корпуса и одновременно начальником штаба по управлению военно-учебными заведениями.
После своего производства в генерал-лейтенанты (1848) Павел Николаевич постоянно включался в состав различных благотворительных комитетов. В 1853 г. он был назначен на пост генерал-губернатора Витебска, Могилева и Смоленска, а после смерти Д. И. Шульгина занял его место в Санкт-Петербурге.
Губернаторствование Игнатьева совпало со смертью Николая I, окончанием Восточной войны и началом либеральных реформ Александра II. Однако Павел Николаевич не был либералом даже в мелочах. Так, одним из первых своих распоряжений он приказал одевать на арестантов специальные шапки, закрывавшие верхнюю часть лица. Оппозиционный герценовский «Колокол» обозвал это нововведение «полицейскими маскарадами Игнатьева», а сами шапки «игнатьевскими масками». Павел Николаевич постоянно ссорился с городским самоуправлением. По свидетельству жены известного реформатора
Н. А. Милютина, «Игнатьев отнесся к Думе враждебно, не переставая воевать с нею. Самоуправление его коробило. Ожидать согласия общего собрания Думы на требования, которые в былые годы исполнялись по первому мановению генерал-губернатора, казалось ему чем-то неслыханно уродливым».
Тем не менее разногласия внутри городской администрации мало отражались на развитии Петербурга. В губернаторствование Игнатьева завершилась сорокалетняя эпопея со строительством Исаакиевского собора, открылся Мариинский театр, были построены Кронверкский арсенал и Воскресенский Новодевичий монастырь. Столичные улицы и мосты впервые осветились газовыми фонарями.
В качестве петербургского генерал-губернатора Павел Николаевич лично встречал наиболее почетных гостей города, среди которых были известный композитор И. Штраус и плененный русскими войсками вождь горцев Шамиль.
В 1861 г. произошли волнения в Петербургском университете. По приказу Игнатьева полиция устроила настоящую битву со студентами и арестовала нескольких зачинщиков. «Колокол» в связи с этим отметил, что «петербургское генерал-губернаторство, как английская корона при Георгах, переходит от идиота к сумасшедшему и от сумасшедшего к идиоту». Александр II также был недоволен случившимся и отправил Игнатьева в отставку. Правда, уже через год Павел Николаевич вернулся на службу, в 1877 г. получил титул графа, а в 1872-1879 гг. даже возглавлял Комитет министров.
До самой своей смерти 20 декабря 1879 г. он не раз избирался почетным членом различных научных учреждений. Лишь Петербургский университет никак не отметил заслуги Игнатьева на ниве просвещения, так и не простив ему расправу над студентами.