Um dos primeiros brasileiros dedicados aos estudos de genética, Pavan realizou pesquisas que o tornaram reconhecido internacionalmente. Sua equipe derrubou, por exemplo, a teoria da constância do DNA. Nessa teoria, acreditava-se que todas as células tinham a mesma quantidade de material genético e só se diferenciavam por influência do meio. A hipótese de Pavan de que poderia haver alterações no número de genes dentro do cromossomo com o desenvolvimento do animal levou oito anos para ser aceita pela comunidade científica. Dedicado à pesquisa experimental, fundou um laboratório de citogenética no Laboratório Nacional de Oak Ridge no Tennessee (EUA) e também foi professor no exterior. Apesar da declarada aversão a funções burocráticas, Pavan incentivou a ciência brasileira ao presidir diversas entidades.