Í janúar 2009 tilnefndi nýkjörinn forseti Barack Obama Panetta sem framkvæmdastjóra CIA. Panetta var staðfestur af fullri öldungadeild þingsins í febrúar 2009. Sem framkvæmdastjóri CIA sá Panetta um aðgerðina sem leiddi til fallsins á alþjóðlega hryðjuverkamanninn Osama bin Laden. 28. apríl 2011 tilkynnti Obama um tilnefningu Panetta sem varnarmálaráðherra í staðinn fyrir Robert Gates sem var að hætta störfum. Í júní staðfesti öldungadeild þingsins Panetta samhljóða og hann tók við embættinu 1. júlí 2011. David Petraeus tók við sem framkvæmdastjóri Central Intelligence Agency 6. september 2011. Síðan hann hætti sem varnarmálaráðherra árið 2013 hefur Panetta starfað sem formaður The Panetta Institute for Public Policy, sem er staðsett við California State University, Monterey Bay, háskólasvæði California State University sem hann hjálpaði að stofna á meðan hann var í embætti þingmanns.
Janúar 2009