El 28 d'abril de 2011, Obama va anunciar la nominació de Panetta com a secretari de Defensa, per reemplaçar al Robert Gates que es retirava. El juny, el Senat va confirmar Panetta per unanimitat i va assumir l'oficina el 1 de juliol de 2011. David Petraeus va assumir com a director de l'Agència Central d'Intel·ligència el 6 de setembre de 2011. Des que es va retirar com a secretari de Defensa el 2013, Panetta ha estat president del The Panetta Institute for Public Policy, situat a la Universitat Estatal de Califòrnia, Monterey Bay, un campus de la Universitat Estatal de Califòrnia que va ajudar a establir durant el seu mandat com a congressista.
Febrer de 2009