В 1859—1861 годах обучался в Николаевской академии Генерального штаба, которую окончил с малой серебряной медалью[2]. На протяжении почти четверти века последующая служебная карьера Павла Львовича Лобко была тесно связана с академией. Специализировался по кафедре военной администрации.
В 1867—1881 годах на службе в Канцелярии Военного министерства, сперва помощником делопроизводителя, затем делопроизводителем. Одновременно преподаватель (с 3 ноября 1870 года — профессор) в Николаевской академии Генерального штаба по кафедре военной администрации.
С началом русско-турецкой войны состоял при военном министре Д. А. Милютине (март 1877), сопровождал его во время пребывания императора Александра II на Балканском театре военных действий. В августе-сентябре 1877 года принимал участие в боях под Плевной. В октябре назначен помощником начальника штаба войск, находящихся в тылу Действующей армии. За отличия произведён в чин генерал-майора (1878).
18 августа 1881 года назначен на должность помощника начальника канцелярии Военного министерства.
4 января 1884 года назначен на должность начальника канцелярии Военного министерства, занимая её по июнь 1898 года.
«Павел Львович Лобко, которому я очень многим обязан, был, вообще, большой чудак. Очень умный, честный и справедливый, он производил впечатление человека сухого, строгого и гордого. На деле оказывалось, что он строг на словах; его манера ходить и говорить, производившая впечатление гордости и самонадеянности, была, так сказать, прирожденная, и старослужащие Канцелярии, знавшие его ещё в чине капитана, удостоверяли, что он уже тогда выступал и говорил так же, как и теперь, в должности начальника Канцелярии».
Пользовался полным доверием военного министра П. С. Ванновского, поручавшего ему в случае своего отсутствия выступать от имени военного ведомства при обсуждении вопросов в Государственном совете. Подтверждая компетенцию Лобко, министр произнёс в Государственном совете:
«…Я учился на медные деньги, а посылаю вам вместо себя профессора военной администрации, человека в высшей степени сведущего, талантливого и принимаю на себя ответственность за всё то, что он будет говорить».
За время службы принимал участие в комитетах и комиссиях по разработке положений об интендантских управлениях в мирное и военное время, составлении нового положения о полевом управлении войск в военное время, об оборонительных сооружениях, по перевооружению армии и других.
1 января 1898 года назначен членом Государственного совета с оставлением в прежней должности. Смена военного министра в 1898 году и приход на эту должность генерала Куропаткина привели к уходу генерала Лобко с должности начальника канцелярии Военного министерства (30 июня 1898 года).
«С назначением Куропаткина положение Лобко стало весьма неудобным, так как первый не только был моложе его годами и по службе, но был его слушателем в Академии; скрашивалось это положение назначением в члены Государственного Совета, создававшее ему более независимое положение и возможность с почётом уйти из Военного министерства».
9 апреля 1900 года произведён в генералы от инфантерии. 1901—1904 годы провёл в постоянных разъездах по России, лично проверяя работу аппарата контрольного ведомства в различных губерниях страны, участвовал в ревизиях в различных губерниях империи, а также состоял членом специальных комитетов и совещаний: о нуждах сельскохозяйственной промышленности (1902); для обсуждения предначертаний, указанных в рескрипте 18 февраля 1905 года; совещания графа Сольского для рассмотрения дополнений к узаконениям о Государственной думе правил.
С наступлением событий революции 1905 года убеждённый консерватор и традиционалист Павел Лобко оказался человеком вчерашнего дня. При образовании кабинета министров С. Ю. Витте его отставка была практически предрешена. 26 октября 1905 года уволен от должности Государственного контролёра, с назначением генерал-адъютантом и оставлением в Государственном совете. Пережив отставку крайне тяжело, менее чем через месяц Павел Львович Лобко скончался[2]. Похоронен в Санкт-Петербурге на Никольском кладбищеАлександро-Невской лавры.
«Замечательно умный и логичный, безусловно честный и справедливый, он был сух и подчас резок в обращении. Он пользовался всеобщим уважением, но любили его лишь те, которым удавалось за довольно черствой скорлупой узнать тщательно скрываемую доброту. Под конец своей жизни Лобко стал как будто мягче и приветливее, может быть под влиянием новой для него семейной жизни».