С гражданской женой Дарьей Мясищевой Деревянко прожил более десяти лет в «свободных» отношениях. Актер то уходил из семьи, то возвращался. Дарья - внучка советского авиаконструктора Владимира Мясищева, юрист по образованию. Несколько лет назад она открыла собственный бизнес – пекарню. В 2010 году у них с Павлом родилась первая дочь Варвара. Артист тогда жил отдельно и только навещал ребенка, а в 2014 году у них появилась на свет вторая дочь Саша.
После рождения девочки Павел переехал к гражданской супруге, а три года назад даже намекнул, что собирается жениться на матери своих детей. Но потом опроверг сам себя и сказал, что их с Дарьей и так все устраивает. Мясищевой все же надоело такое положение дел, и она решила расстаться с закоренелым холостяком. По словам пары, они разошлись мирно, без скандалов и продолжают совместно воспитывать Сашу и Варвару.