Русский врач - терапевт и общественный деятель. Родился в Москве. Окончил Московский университет (1855). Работал врачом под руководством Н. И. Пирогов а в военном госпитале в Крыму .(1855). В 1856 -1860 совершенствовал медицинские знания в лабораториях К. Ф. В. Людвига и К Бернара. С 1861 - профессор Медико-хирургической академии в Петербурге. Впервые в России создал (1861) при клинике этой академии бактериологическую, химическую и физиологическую лаборатории (последней в 1878-1888 заведовал И. П. Павлов). Основал (1872) в Петербурге Женские врачебные курсы. Попечитель городских больниц Петербурга (с 1886).

Основные научные работы посвящены исследованию патологии внутренних органов и описанию клиники различных заболеваний. Создал новое, физиологическое направление в клинической медицине, названное Павловым нервизмом. Согласно этому учению организм представляет собой единое целое, а ведущую роль в его жизнедеятельности и связи с внешней средой играет нервная система. Выдвинул представление о существовании в организме физиологических механизмов, которые дают ему возможность бороться с заболеваниями. Заболевание инфекционным гепатитом выделил как самостоятельное (болезнь Боткина). Высказал (1875) предположение о том, что селезенка играет роль депо крови, регулирующего ее количество в организме.

Председатель общества русских врачей в Петербурге (1878 -1889), почетный член Московского и Казанского университетов и многих русских и зарубежных медицинских обществ. Президиум АМН СССР учредил премию его имени.