Павел Куксенко родился 25 апреля 1896 года. В годы Первой мировой войны, будучи студентом Московского государственного университета имени Ломоносова, призван в армию, где окончил школу прапорщиков и направлен на Румынский фронт. Там получил ранение.
После Октябрьской революции Куксенко служил в войсках связи Рабоче-крестьянской Красной Армии. С 1923 года являлся начальником радиолаборатории Научно-исследовательского института Военно-технического совета связи РККА. В 1924 году назначен постоянным членом технического комитет Военно-технического управления и одновременно заведующим отделом радиоприемников радиолаборатории НИИ ВТСС РККА. Затем переведен в Санкт-Петербург, где участвовал в создании первой советской самолетной радиостанции РСБ-5.
В 1937 году в связи с отказом радиостанции самолета Гризодубовой во время дальнего рекордного полета Павел Николаевич обвинен во вредительстве и арестован. С 1939 года работал в Научно-исследовательском институте радиопромышленности НКВД. Преподавал в Военной академии связи имени С. М. Буденного. В 1947 году защитил докторскую диссертацию. Являлся руководителем дипломной работы Серго Берии.
Впоследствии полковник инженерно-технической службы Куксенко назначен директором СБ-1 и главным конструктором системы КС-1 «Комета». В 1950 году стал главным конструктором зенитной ракетной системы противовоздушной обороны С-25 «Беркут».
В 1953 году, после смерти Иосифа Сталина и ареста Лаврентия Берия, Павел Куксенко освобожден от должности главного конструктора и назначен ученым секретарем научно-технического совета КБ-1. Являлся профессором, академиком Академии артиллерийских наук. В декабре 1978 года вышел на пенсию.
Умер Павел Николаевич Куксенко 17 февраля 1982 года. Похоронен на Введенском кладбище.
Сталинская премия третьей степени - за создание нового типа радиоаппаратуры (прицел бомбардировщика)
Сталинская премия - за создание системы «Комета»
Два ордена Ленина
Два ордена Трудового Красного Знамени
Два ордена Красной Звезды
7 медалей