2009 m. sausio mėn. naujai išrinktas prezidentas Barackas Obama nominavo Panettą CŽV direktoriaus pareigai. 2009 m. vasario mėn. Panettą patvirtino visas Senatas. 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 išėjusią į pensiją Robertą Gatesą. Birželio mėn. Senatas vieningai patvirtino Panettą, o jis įgavo pareigas 2011 m. liepos 1 d. Davidas Petraeus perėmė CŽV direktoriaus pareigas 2011 m. rugsėjo 6 d. Nuo 2013 m. atsistatydinus nuo 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. vasario mėn.