Фамилия Павлиоглу — почти готовый ответ на вопрос о происхождении. Суффикс -оглу прямо указывает на тюркское, скорее всего турецкое, происхождение. В тюркских языках oğlu (оглу) означает «сын». То есть Павлиоглу — это «сын Павла». Перед нами типичная отчество-фамилия, образованная по модели, распространённой в Османской империи и на Балканах: греческое или славянское имя плюс турецкий патронимический суффикс.

Основа — имя Павел (греч. Paulos — «малый», «небольшой»). В турецком оно могло звучать как Pavli или Pavlo, отсюда и форма Павлиоглу. Носитель такой фамилии — потомок человека по имени Павел, вероятно, жившего в зоне культурного и языкового контакта: в Греции, Болгарии, на территории бывшей Османской империи или среди греков-понтийцев. Суффикс -оглу не обязательно означает, что предок был турком; это мог быть православный христианин (грек, болгарин, гагауз), которому дали фамилию по турецкому образцу при переписи или в быту.

Интересная деталь: в русском языке фамилии на -оглу — редкость. Обычно их приносят переселенцы из Причерноморья или Закавказья. В отличие от массовых русских фамилий на -ов или -ин, Павлиоглу не вписывается в славянскую словообразовательную модель. Поэтому, встретив такую фамилию, можно с большой вероятностью предположить, что её корни — в греческой, болгарской или турецкой среде, где имя Павел было распространено, а патроним оформлялся по-тюркски. Если искать аналоги, то это фамилии вроде Михаилоглу, Иваноглу или Христоглу — все они построены по одному принципу: христианское имя + турецкое «сын».