Родился 19.6.1933 в городе Актюбинск Казахской ССР в семье служащего. Русский. Член КПСС с 1968. С 1946 жил и учился в городе Нестеров Калининградской области. В 1955 окончил Пензенский индустриальный институт.

Работал в Центральной аэрологической обсерватории, затем в КБ Генерального конструктора С. П. Королева.

С 1968 — в отряде космонавтов.

Инженеру-испытателю космического корабля «Союз-11» летчику-космонавту Пацаеву за мужество и отвагу, проявленные при исполнении служебного долга, 30.6.71 присвоено звание Героя Советского Союза посмертно.

Награжден орденом Ленина, медалями.

Похоронен на Красной площади у Кремлевской стены.

Его именем названа улица в городе Калуга, где установлена мемориальная доска.