За ЦСКА дебютировал 29 июля 2007 в домашнем матче против ФК «Химки», сразу выйдя в основном составе.
После ухода из ЦСКА ряда бразильских футболистов Павел стал чаще появляться на поле, демонстрируя при этом очень качественную игру. Первый гол за ЦСКА он забил в выездном матче против раменского «Сатурна» 10 августа 2008 года красивым ударом с лета из-за пределов штрафной.
С ЦСКА Мамаев стал бронзовым (2007) и серебряным (2008) призером чемпионатов России и обладателем Кубка России 2007/2008.
