В 1863 г. приехал в Москву, получил место учителя пения и музыки во второй военной гимназии. Свой педагогический опыт Павел Максимович Воротников обобщил в «Руководстве к преподаванию хорового пения» (М., 1872 г.). Летом 1865 г. он как дирижёр участвовал в концертах, устроенных князем Юрием Николаевичем Голицыным (1823–1872 гг.) в зоологическом саду. С 1865 г. – член Общества древнерусского искусства; в 1869 г. по приглашению протоиерея Димитрия Васильевича Разумовского (1818–1889 гг.) участвовал в работе первого Археологического съезда в Москве. В «Заметках по поводу рассуждений о гармонизации церковно-русской мелодии» П.М. Воротников обратил внимание на унисонное пение, которое звучало в монастырях «величаво и вместе с тем умилительно». Принимая новые идеи гармонизации древнерусских напевов, выдвинутые Николаем Михайловичем Потуловым (1810–1873 гг.), он предлагал решить вопрос, в чём именно переложения Дмитрия Степановича Бортнянского (1751–1825 гг.), протоиерея Петра Ивановича Турчанинова (1779–1856 гг.), Алексея Фёдоровича Львова (1798–1870 гг.) «погрешают против назначения: быть служебным пением в Церкви Русской». Павел Максимович Воротников выступал за повышение профессионализма в церковном пении и был убеждён, что сила, простота и естественность выражения в музыке обязательно должны сочетаться с высоким качеством изложения. Основные этапы жизненного и творческого пути по просьбе протоиерея Д.В. Разумовского Павел Максимович Воротников описал в 1865 г. в «Автобиографии», изданной Антонином Викторовичем Преображенским (1870–1929 гг.). В 1836–1842 гг. Павел Максимович Воротников создал концерты «Изми мя от враг моих», «Услыши, Господи, глас мой», причастные стихи «Чашу спасения прииму», «В память вечную», Обедню, Херувимскую песнь, а также ряд переложений, среди которых – «Свете тихий» и «Хвалите имя Господне» напева, употребляемого в Малороссии (не изданы). В 1848–1850 гг. написал «Ныне отпущаеши», «Воскрес из гроба» и «Днесь спасение» (тогда же были изданы), причастный стих «Хвалите Господа с небес», «О Тебе радуется», «Вечери Твоея тайныя» (изданы позже), а также Херувимскую песнь (не издана); в 1854–1859 гг. – «Тебе одеющагося», «Не умолчим никогда» и некоторые другие песнопения для однородного хора (не изданы).