Родился 18 апреля (30 апреля) 1844 г. в Санкт-Петербурге в небогатой семье французского литератора графа Жана де Сюзора, в 1840-х гг. переехавшего в Россию из Франции.

Окончил Императорскую Академию художеств (1866). Служил в Строительном отделении Петербургского губернского правления (1867–1873), работал техником Строительного отделения Городской управы (1874–1899). Состоял на службе при Техническо-строительном комитете Министерства внутренних дел (1873). Гласный Городской думы (с 1870-х). Преподаватель Института гражданских инженеров (с 1883), читал курс «Санитарное зодчество».

Помимо служебной и преподавательской деятельности, Павел Юльевич Сюзор принимал активное участие в общественной жизни. Он был членом и руководителем многих благотворительных обществ и учреждений: членом-учредителем и старшиной Петербургского общества архитекторов (с 1871), инициатором проведения и председателем съездов русских зодчих (с 1892), председателем, почётным членом, затем почётным председателем Общества архитекторов-художников при Академии художеств (1903–1917), председателем Строительного отдела Императорского Русского технического общества (с 1908), членом Российского пожарного общества (1900–1910). Сюзор выступил одним из организаторов общества по изучению и описанию Санкт-Петербурга «Старый Петербург», создателем Музея старого Петербурга (открыт в 1907 г. в доме П. Ю. Сюзора). Почётный член Академии художеств (1911). Занимал пост председателя финансовой комиссии в Императорском обществе поощрения художеств, был одним из создателей журнала «Зодчий», организовывал архитектурные выставки.

П. Ю. Сюзор активно занимался строительной практикой, был успешным, модным и востребованным архитектором.

Проектировал жилые дома, общественные здания – всего более 100 построек (сохранилось около 70). Доходные дома П. Ю. Сюзора украшают центр Петербурга, из них только на Невском проспекте их шесть, на Пушкинской улице – восемь.

Кроме того, по проектам академика П. Ю. Сюзора были построены 12 общественных бань совершенно нового уровня, которые он задумывал как «крупные культурно-оздоровительные комплексы с бассейнами, прачечными, столовыми и читальнями». Среди них бани М. С. Воронина (Фонарный пер. 1), бани Целибеевых (ул. Некрасова, 14а), бани Е. Ф. Овчинникова (Большая Пушкарская ул. 22), Белозерские бани П. И. Шорохова (Кронверкская ул. 10). За постройку Воронинских бань граф П. Ю. Сюзор в 1872 г. получил золотую медаль на Политехнической выставке в Вене. Помимо банных комплексов, архитектор проектировал и другие общественные здания – больницы, училища, дома сирот и городские дома трудолюбия.

Вершина его творчества – торговый дом компании «Зингер» (ныне Дом книги) на Невском пр., 28, одно из самых красивых и роскошных зданий эпохи модерна, которое было построено П. Ю. Сюзором в 1902–1904 гг. При строительстве использовались новые технологии: в качестве несущей конструкции применён металлический каркас, водостоки спрятаны внутрь фасада.

Скончался Павел Юльевич Сюзор 19 июля 1919 г. в своём доме на Кадетской линии, реквизированном советской властью под коммунальные квартиры ещё при жизни владельца. Похоронен на Смоленском лютеранском кладбище.