Cezary Pawłowski urodził się w 1895 roku w Łomży. Wyższe studia ukończył na Wydziale Matematyczno-Fizycznym Uniwersytetu w Odessie. Stopień doktora filozofii w zakresie fizyki (1926) i stopień doktora habilitowanego (1933) uzyskał w Uniwersytecie Warszawskim, a tytuł profesora (1946) w Uniwersytecie Poznańskim. Do 1919 roku pracował jako asystent na Wydziale Matematyczno-Fizycznym Uniwersytetu w Odessie. Po powrocie do kraju rozpoczął pracę w Zakładzie Doświadczalnym Uniwersytetu Warszawskiego. W 1927 roku, jako stypendysta rządu francuskiego, wyjechał do Paryża, gdzie przez kilka lat, pod kierunkiem Marii Skłodowskiej-Curie, prowadził badania w Laboratorium Curie Instytutu Radowego. Prace badawcze wykonywane przez niego w tym Instytucie dotyczyły: zjawisk w cienkich warstwach poddanych działaniu promieniowania alfa, badań protonów emitowanych ze związków wodoru naświetlanych promieniowaniemalfa oraz badań reakcji jądrowych zachodzących w lekkich pierwiastkach pod wpływem promieniowania alfa polonu. Część z tych prac została w 1930 roku wyróżniona przez Conceil de L’Université de Sorbonne. Po powrocie z Paryża i uzyskaniu stopnia doktora habilitowanego Cezary Pawłowski został adiunktem w Zakładzie Doświadczalnym Uniwersytetu Warszawskiego, kierowanym przez profesora Stefana Pieńkowskiego. Na Uniwersytecie Warszawskim prowadził wykłady z promieniotwórczości. W 1934 roku, z rekomendacji Marii Skłodowskiej-Curie, został kierownikiem Pracowni Fizycznej Instytutu Radowego powstającego w Warszawie. Kierowana przez niego Pracownia w krótkim czasie stała się znaczącym na świecie ośrodkiem naukowym. W uznaniu zasług i w dowód przyjaźni dla Cezarego Pawłowskiego małżonkowie Piotr i Irena Joliot-Curie z przyznanej nagrody Nobla ufundowali dla Instytutu Radowego duży elektromagnes (obecnie w muzeum Marii Skłodowskiej-Curie), a siostra Marii Skłodowskiej, Bronisława Dłuska, zakupiła 100 mg radu. W pracowni kierowanej przez Cezarego Pawłowskiego powstała Wzorcownia Rentgenowska i Laboratorium Ciał Promieniotwórczych, zbudowano aparaturę do ekstrakcji radonu, preparaty radowe wprowadzone zostały do terapii nowotworów. Prace naukowe prowadzone wówczas przez Cezarego Pawłowskiego dotyczyły badań promieniowania beta izotopów promieniotwórczych wytwarzanych w reakcjach jądrowych z neutronami oraz jonizacji kolumnowej wywołanej przez ciężkie cząstki naładowane. We wrześniu 1939 roku Cezary Pawłowski zabezpieczył przed okupantem cenną aparaturę Instytutu Radowego. W czasie okupacji wykonywał pomiary promieniowania rentgenowskiego w szpitalach i ośrodkach zdrowia oraz prowadził konspiracyjne nauczanie młodzieży akademickiej.
Po wyzwoleniu został mianowany profesorem Uniwersytetu Poznańskiego. W 1946 roku powrócił do Warszawy i objął stanowisko profesora w Politechnice Warszawskiej. Dzięki jego staraniom na Wydziale Elektrycznym tej uczelni powstał Oddział Fizyki Stosowanej z Sekcją Elektrotechniki Medycznej, która w latach późniejszych przeniesiona została na Wydział Łączności (obecny Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych). Sekcja Elektrotechniki Medycznej była jedną z pierwszych na świecie jednostek kształcącą w technikach stosowanych w medycynie. Na Wydziale Łączności Politechniki Warszawskiej Cezary Pawłowski był kierownikiem Katedry Radiologii i Sekcji Elektrotechniki Medycznej, a od 1951 roku jednocześnie kierownikiem Pracowni Fizyki Instytutu Radowego w Warszawie. Na kierowanej przez niego Sekcji Elektrotechniki Medycznej prowadził wykłady z: „Radiologii ogólnej”, „Radiologii przemysłowej”, „Miernictwa radiologicznego”, „Miernictwa ciał promieniotwórczych” i „Ochrony radiologicznej”. W okresie tym opracował technologię produkcji liczników Geigera-Müllera, wprowadził do ochrony radiologicznej test – filmy rentgenowskie, badał własności absorpcyjne i wyznaczył równoważnik pochłaniania promieniowania rentgenowskiego barytu, prowadził badania fantomowe rozkładów dawek przy wielopolowym napromieniowaniu oraz zbudował pierwszy w Polsce aparat do telecurieterapii – bombę radową. W latach pięćdziesiątych został dziekanem Wydziału Łączności. Sekcją Elektrotechniki Medycznej (o zmienionej w później nazwie na Elektrotechnika Medyczna i Jądrowa) kierował do chwili odejścia na emeryturę w 1965 roku.
Zmarł w Warszawie 28 grudnia 1981 roku. Jego imieniem zostało nazwane Polskie Towarzystwo Fizyki Medycznej.