Павел Деревянко родился в Таганроге. Когда на втором курсе ГИТИСа (курс Леонида Хейфеца) Павел с другими студентами ставили спектакль «Затоваренная бочкотара», его заметил режиссёр Александр Котт. Режиссёру понравился талантливый юноша, и через три года, когда Котт начал съемки своего фильма «Ехали два шофёра», он разыскал Павла. В то время Павел репетировал в проекте Олега Меньшикова «Кухня», но от предложения Александра Котта он не смог отказаться.

В картине «Ехали два шофёра» ему была предложена главная роль легендарного шофёра Кольки Снегирева из песни «Чуйский тракт» — обаятельного, разбитного парня, влюбившегося в девушку-шофёра Раю (Ирина Рахманова). Фильм «Ехали два шофёра» был тепло принят зрителями, а роль Кольки Снегирева принесла начинающему актёру первую известность.

Следующие работы молодого актёра — роль Нестора Махно в «Девять жизней Нестора Махно» (2006), милиционера, устраивающего пьяный скандал в поезде, в боевике «Антикиллер 2» и роль штрафника Цыпы в военном сериале «Штрафбат».

В 2013 году актёр номинирован на премию «Золотой орёл» За лучшую мужскую роль на телевидении за исполнение роли Михаила Соловьева в телесериале «Обратная сторона Луны».

Весной 2015 года снялся в роли следователя-врача в музыкальном клипе Васи Обломова на песню «Многоходовочка». Осенью 2015 года вышел клип группы Uma2rmaH "Токсины" с Павлом в главной роли.

Снялся в главной роли (Пётр III) в сериале "Великая" (2015) вместе с Юлией Снегирь (Екатерина II).