Павел Сухой родился в семье учителя. Мама занималась детьми, их было шестеро - пять девочек и один мальчик. В 1905 году Павел поступил в Гомельскую мужскую гимназию, которую закончил с серебряной медалью. Преподаватели отмечали его незаурядные способности в математике и физике. Здесь же он выучил и немецкий язык, благодаря чему позже свободно читал на нем авиационную техническую литературу.
О том, что определило его судьбу, рассказывал сам Павел Осипович. Это было еще в гимназии. Он шел с ребятами с занятий и над ними пролетал аэроплан. Потом он увидел показательные полеты над Гомелем авиатора Сергея Уточкина. Это настолько впечатлило молодого человека, что стало смыслом его жизни.
Павел Сухой решил поступать в Императорское высшее техническое училище, где как раз и изучали проблемы воздухоплавания. Но ему отказали. Московский родственник, которого попросили сдать документы в учебное заведение, отнес туда копии.
Тогда Павел Сухой поступил в Московский университет на математический факультет, но через год поступил все же в Императорское училище. Здесь он вошел в кружок воздухоплавания, которым руководил профессор Николай Жуковский.
Но учебе помешала Первая мировая война. Павла забрали в армию. Он служил в артиллерии на Западном фронте. После Великой Октябрьской социалистической революции фронт развалился. Сухой вернулся в Москву, но училище было закрыто. И тогда он поехал в Гомель. Там учительствовал. В училище вернулся в 1921 году. Закончил его успешно, руководителем диплома был Андрей Туполев.
С начала 1924-го он стал работать в конструкторском бюро, начинал чертежником. Потом стал заместителем главного конструктора. В этот период Сухим под общим руководством Туполева созданы истребители И-4, И-14, самолеты АНТ-25 и АНТ-37бис "Родина".
Принимал участие он в конкурсной разработке самолета "Иванов", эта работа в итоге завершилась созданием боевого многоцелевого самолета - ближнего бомбардировщика Су-2, который участвовал в Великой Отечественной войне. Все фронтовые годы Сухой работал над созданием новых самолетов.
А после войны был в числе авиаконструкторов, которые занимались реактивной авиацией. Он возглавил Конструкторское бюро и под его руководством создали Су-7 со скоростью полета, который вдвое превысил скорость звука, Су-9, Су-15, Су-25, всего более 50 конструкций самолетов.
Павел Осипович Сухой умер 15 сентября 1975 года. Ему было 80 лет. Похоронен выдающийся авиаконструктор, доктор технических наук, дважды Герой Социалистического труда на Новодевичьем кладбище в Москве.