Από το 1500 περίπου και για τους δύο επόμενους αιώνες τη θέση των Σέρβων ηγεμόνων και ευγενών, ως δωρητών της Μονής, έλαβαν οι ηγεμόνες της Βλαχίας και της Μολδαβίας (στη σημερινή Ρουμανία). Ήδη από το 1501 ορίστηκε ετήσια χρηματική χορηγία προς τη Μονή από μια οικογένεια ευγενών της Κραϊόβας στη Βλαχία, ενώ μέσα στον 16ο αιώνα, Βλάχοι ηγεμόνες ανήγειραν τον πύργο στον αρσανά της Μονής και ο ηγεμόνας της Βλαχίας Νεαγκόε Μπασαράμπ χρηματοδότησε τον πύργο του μοναστικού συγκροτήματος (1521). Λίγο πριν από το 1612 παραχωρήθηκε στην Ιερά Μονή Αγίου Παύλου ως μετόχι της η Μονή Ζιτιάνου στη Βλαχία (κοντά στην Κραϊόβα) και το μετόχι της τελευταίας, η Σκήτη Τσιούτουρα. Το 1664, η Ιερά Μονή Αγίου Παύλου θα αποκτήσει με αφιέρωση του διοικητή του φρουρίου Χοτίν Μολδαβίας, Μύρωνα Κόστιν, τη Μονή Τοδιρένι (Θεοδωρένι στις ελληνικές πηγές) ως μετόχι της στη Μολδαβία. Γύρω στα μέσα του 18ου αιώνα θα αποκτηθεί και ο ναός του Αγίου Δημητρίου στο Γαλάτσι. Και τις τρεις κτήσεις η Μονή θα τις διατηρήσει, επαυξάνοντας μάλιστα τον παραγωγικό τους χώρο, μέχρι την αναγκαστική απαλλοτρίωση όλων των αθωνικών περιουσιών από τον Ρουμάνο ηγεμόνα Αλέξανδρο Κούζα το 1863. Σε ό,τι αφορά τα κειμήλια, οι τρεις δεσποτικές εικόνες που κοσμούσαν το τέμπλο του παλαιού καθολικού, όλες του δεύτερου μισού του 16ου αιώνα, ήταν δωρεές του Μολδαβού ηγεμόνα Πέτρου του Χωλού (1574-1587). Η συνέχιση των σερβικών και ρουμανικών χορηγιών κατά την οθωμανική περίοδο βρίσκουν την πλήρη έκφρασή τους σε άλλα δύο σημαντικά έργα για τη Μονή, τις τοιχογραφίες του νάρθηκα του παλαιού καθολικού και την επισκευή της δυτικής πτέρυγας μεταξύ 1690 και 1708. Εκτός από τους Σέρβους και τους Ρουμάνους ηγεμόνες, η Μονή απέκτησε επαφές και με τη Ρωσία. Κεντρικό πρόσωπο για την ανάπτυξη αυτών των δεσμών ήταν ο βλαχικής καταγωγής Ουκρανός Αγιοπαυλίτης, Ανατόλιος Μέλες, πρώην επίσκοπος Μελιτηνής. Αυτός επισκέφτηκε μεταξύ των ετών 1749-1754 τη Ρωσία και έδωσε στην τσαρίνα Ελισάβετ ως προσφορά τεμάχιο Τιμίου Σταυρού, που φυλασσόταν στη Μονή. Σε ανταπόδοση η τσαρίνα έδωσε χρηματική επιχορήγηση 4.000 ρουβλιών και το δικαίωμα σε τρεις ή τέσσερις μοναχούς της Μονής να περιέρχονται κάθε πενταετία τη Ρωσία για συλλογή ελεημοσυνών.
