Funcionari durant molts anys als arxius de l’estat italià, fou professor associat a la Università degli Studi di Pisa fins a la seva jubilació. Durant la seva joventut actuà a la resistència antifeixista clandestina i com a partisà, i fou membre del consell de direcció de l’Istituto Nazionale per la Storia del Movimento di Liberazione in Italia. La seva recerca estigué orientada vers les institucions de la Itàlia unificada en el darrer terç del segle XIX i en el nus feixisme-guerra-resistència. Dirigí les revistes Problemi del Socialismo i Rivista di Storia Contemporanea, així com el Consiglio Nazionale dei Beni Culturali. El 1991 publicà el llibre Una guerra civile. Saggio storico sulla moralità nella resistenza, en el qual, fent una anàlisi de les actituds i les mentalitats dels combatents dels diversos bàndols en el conflicte de 1943-45, trenca amb la tradició antifeixista de considerar aquest conflicte una guerra d’alliberament nacional, i la considera, en canvi, una guerra civil, comparable a la Guerra Civil Espanyola de 1936-39. Pavone també col·laborà en obres col·lectives, com per exemple Conflitti soziali e accumulazione capitalistica da Giolitti alla guerra fascista. Testi per le 150 ore (1974), Italia, 1945-1948. Le origini della Repubblica (1974), Gli apparati statali dall’Unità al fascismo (1976), Saitti storici in onore di Enzo Pisticelli (1982), L’Italia nella seconda guerra mondiale e nella Resistenza (1988). Abans de jubilar-se publicà, juntament amb Mariuccia Salvati, Suffragio, rappresentanza, interessi: istituzioni e società fra ‘800 e ‘900 (1989).