Роман Анатольевич родился 15 декабря 1981 года (пос. Мостовской, Краснодарский край, Россия). Начинал свою карьеру Павлюченко в "Динамо" Ставрополь, где выступал до 2000 года, провел 31 игру и забил 1 гол. Вскоре он подписал контракт с волгоградским "Ротор", в котором за 3 года в общей сложности сыграл 67 матчей и отличился 14 раз, после чего в 2003 перешел в московский "Спартак".

В составе "красно-белых" Роман по-настоящему раскрылся и за шесть неполных сезонов отметился 89 забитыми мячами в 187 встречах. Кроме того, за проведенное время в московском клубе Павлюченко стал обладателем Кубка России (в дебютном сезоне), трехкратным серебряным призером чемпионата (в 2006 и 2007 годах) и дважды признавался лучшим ее бомбардиром, не говоря уже о том, что в первых пяти сезонах он становился главным голеадором своей команды.

В заключительный летнего трансферного окна 2008 года Павлюченко официально стал игроком "Тоттенхэм Хотспур", заплатившего за него 14 миллионов фунтов. Роман получил почетный 9-й номер, который освободился после ухода Димитара Бербатова в "Манчестер Юнайтед". Первое появление Павлюченко на поле в футболке "шпор" состоялось 15 сентября 2008 года в игре с "Астон Виллой". Дебютный гол за клуб он забил 11 дней спустя, во встрече 3 раунда Кубка Лиги с "Ньюкаслом", где "шпоры" победили 2-1.

В Премьер-Лиге Павлюченко впервые отличился 26 октября, забив победный мяч "Болтону" (2-0) в дебютном для Харри Реднаппа матче, а неделей спустя отметился решающим голом в ворота "Ливерпуля", забитым уже в компенсированное арбитром время. В общей сложности в сезоне 2008/09 Павлюченко 36 раз выходил на поле и забил 14 мячей.

Сезон 2009/10 Роман начал в качестве четвертого форварда, поэтому регулярную игровую практику он, естественно, не получал. В зимнее трансферного окно ходили слухи о предложениях по россиянину со стороны многих европейских клубов, в числе которых значились московский "Локомотив" и питерский "Зенит", однако наставник Харри Реднапп оказался категорически против продажи своего форварда, с чем он не прогадал - с начала февраля по конец марта Пав (так его называют в Англии) забил в восьми играх целых восемь мячей. Впрочем, травмы и конкуренция в том сезоне позволили ему провести лишь 24 матча во всех турнирах и оформить всего десять голов.

Следующая кампания 2010/11 сложилась для него гораздо лучше, поскольку теперь он стал гораздо чаще появляться на поле. В первую стоит отметить его забитый гол в первом матче квалификационного раунда Лиги Чемпионов с "Янг Бойз", который позволил "шпорам" завершить гостевую встречу со счетом 3:2 и стать фаворитом на выход в групповую стадию, чем они и воспользовались. Всего в том сезоне Роман наколотил в 38 матчах 14 голов, четыре из которых были забиты в Лиге Чемпионов, а еще два пришлись на заключительную игру чемпионата с "Бирмингем Сити".

Роман Павлюченко выступает за национальную сборную Россию с 2003 года. Стоит отметить его дубль в квалификационном матче Евро-2008 со сборной Англии, принесший его команде победу со счетом 2-1. Во многом именно благодаря этим двум голам сборная Россия пробилась на Чемпионат Европы, куда поехал и сам Роман. На самом турнире Павлюченко забил 3 мяча – Испании, Швеции, Голландии. По итогам Евро-2008 Роман был включен в список 23-х лучших игроков турнира.