Родился в 1870 году в Симбирске. Детство провёл в Петербурге у своей тёти, которая была замужем за фотографом К.А. Шапиро. Именно в фотосалоне Шапиро на Невском проспекте Павел получил первые уроки фотографии.

В 1903 году Жуков открыл своё портретное фотоателье на Стремянной улице. Позже, в 1906 году, он выкупил фотосалон, ранее принадлежавший семье Шапиро, сохранив его имя. Ателье быстро стало популярным среди известных личностей: там фотографировались М. Горький, А. Блок, В. Маяковский, С. Есенин, А. Павлова, И. Бродский и другие выдающиеся деятели искусства, науки и политики. Также Жукову принадлежат портреты Л.Н. Толстого, А.П. Чехова, П.И. Чайковского и других знаменитостей.

С началом революции Жуков работал в фото-кино-бюро Петроградского военного округа. В 1920 году его назначили главным фотографом политуправления округа. Он документировал события Гражданской войны, снимал военных и государственных деятелей. Среди его работ — портреты С.М. Будённого, К.Е. Ворошилова, М.В. Фрунзе и, особенно, знаменитый портрет В.И. Ленина, сделанный в 1920 году.

В 1923 году Жуков стал соучредителем ленинградского Общества деятелей художественной и технической фотографии. Его работы, включая портреты Ленина и других государственных деятелей, выставлялись на экспозициях. Позже он вернулся в Ленинград, где продолжал работать как фотограф-художник, занимался общественной деятельностью и преподавал основы фотографии, в том числе художественную печать и светопись. Во время первых пятилеток Жуков создавал фоторепортажи о жизни и работе ленинградских предприятий.

Павел Семёнович Жуков скончался 9 февраля 1942 года во время блокады Ленинграда.