Pavel Baleff ist Musikdirektor und Chefdirigent der Oper Limoges, Generalmusikdirektor des Theaters Nordhausen und des Loh -Orchesters Sondershausen. Zwischen 2007 und 2022 war Pavel Baleff Chefdirigent der Philharmonie Baden-Baden, der er weiterhin als „Dirigent in Residenz“ erhalten bleibt. Darüber hinaus ist er erster Gastdirigent der Staatsoper Varna in Bulgarien.

Engagements als Opern- und Konzertdirigent führten ihn u.a. an die Wiener Staatsoper, an das Opernhaus Zürich, an die Dresdner Semperoper, an das Leipziger Gewandhaus, an die Hamburger Staatsoper, an das Bolshoi Theater in Moskau, an das Mikhaylovsky Theater St.Peterburg, an die Opera National Montpellier, sowie zu zahlreichen Orchestern wie den  Rundfunksinfonieorchestern des WDR und des Bayerischen Rundfunks, zu dem Dänischen National-Orchester, dem Mozarteum-Orchester Salzburg und vielen anderen. Er leitete Aufführungen, Fernsehaufzeichnungen und CD-Produktionen mit international renommierten Solisten wie Krassimira Stoyanova, Diana Damrau, Edita Gruberova, Ramon Vargas, Anne Sophie Mutter, Anna Netrebko, Thomas Hampson, Piotr Beczala.

Im Jahr 2012 wurde eine CD-Produktion mit der Sopranistin Krassimira Stoyanova und dem Münchner Rundfunkorchester unter der Leitung von Pavel Baleff mit dem „Jahrespreis der Deutschen Schallplattenkritik“ und dem „International Classic Music Award“ prämiert. Die „Verdi“ und „Verismo“ Recitals mit Krassimira Stoyanova unter seiner Leitung gewannen im Jahr 2014 und 2017 den Preis der deutschen Schallplattenkritik. Anlässlich der von ihm geleiteten Ersteinstudierung des „Ring der Nibelungen“ von Richard Wagner in Bulgarien an der Nationaloper in Sofia wurde er zum bulgarischen „Dirigent des Jahres“ gewählt.

Pavel Baleff unterrichtet Dirigieren an der Musikhochschule Mannheim und gibt Meisterkurse an der Musikhochschule Zürich (Nov. 2019) und seit 2011 regelmäßig beim Dirigentenforum des Deutschen Musikrates.