2009 m. Sausio mėn. naujai išrinktas prezidentas Barackas Obama nominavo Panettą CŽV direktoriumi. Panetta buvo patvirtintas Senato 2009 m. Vasario mėn. Kaip CŽV direktorius, Panetta prižiūrėjo operaciją, kuri nuvertė tarptautinį teroristą Osamą bin Ladeną. 2011 m. Balandžio 28 d. Obama paskelbė, kad Panetta buvo paskirtas gynybos sekretoriumi, pakeisdamas išėjantį į pensiją Robertą Gatesą. Birželio mėn. Senatas vienbalsiai patvirtino Panettą ir jis įgavo pareigas 2011 m. Liepos 1 d. Davidas Petraeus perėmė CŽV direktoriaus postą 2011 m. Rugsėjo 6 d. Nuo 2013 m. Atsistatydinus iš gynybos sekretoriaus pareigų, Panetta yra Panetta viešosios politikos instituto pirmininkas, įsikūręs Kalifornijos valstybiniame universitete, Monterey Bay, Kalifornijos valstybiniame universitete, kurį jis padėjo įsteigti savo kadencijos metu.
2009 m. sausio mėn.