We wrześniu 2008 objął funkcję głównego doradcy w Gabinecie Politycznym Prezesa Rady Ministrów i pełnomocnika prezesa Rady Ministrów ds. Muzeum II Wojny Światowej w Gdańsku. W listopadzie 2008 minister kultury i dziedzictwa narodowego Bogdan Zdrojewski powołał go na stanowisko dyrektora Muzeum II Wojny Światowej. W 2016 wystawa stała tej instytucji stała się przedmiotem sporu publicznego, w którym działalność dyrektora krytykowali minister kultury i dziedzictwa narodowego Piotr Gliński oraz Jan Żaryn, a poparcia udzielili mu Timothy Snyder i Andrzej Nowak. Paweł Machcewicz kierował placówką do odwołania z inicjatywy Piotra Glińskiego w kwietniu 2017. Zasiadł w radzie Fundacji Auschwitz-Birkenau, a w 2012 został członkiem Międzynarodowej Radzie Oświęcimskiej. W listopadzie 2011 ponownie został głównym doradcą w Gabinecie Politycznym Prezesa Rady Ministrów. Pełnił tę funkcję do września 2014.
Wyróżniony Nagrodą Fundacji na rzecz Nauki Polskiej dla młodych pracowników naukowych (1993), Nagrodą Historyczną Tygodnika „Polityka” (1994), Nagrodą im.