Pannwitz bewarb sich danach erfolgreich um Aufnahme in den Polizeidienst beim Polizeipräsidium Berlin und trat 1936 in den Polizeidienst ein. Am 10. September 1938 wurde er Kriminalkommissar-Anwärter bei der Berliner Kriminalpolizei, wo er das Dezernat „Schwerer Einbruch“ leitete. Nach der „Zerschlagung der Rest-Tschechei“ wurde Pannwitz im Juli 1939 zur Gestapo nach Prag versetzt. Bei der Staatspolizeileitstelle Prag leitete er ab 1940 das "Referats II g" (Attentate, illegaler Waffenbesitz und Sabotage). Nach dem Attentat auf den stellvertretenden Reichsprotektor in Böhmen und Mähren und SS-Obergruppenführer Reinhard Heydrich am 27. Mai 1942 in Prag wurde Pannwitz umgehend mit der Leitung der Sonderkommission zur Aufklärung des Heydrich-Attentats eingesetzt. Pannwitz war der Verfasser des amtlichen Abschlussberichtes zum Heydrich-Attentat. Im September 1942 wurde Pannwitz zum Kriminalrat befördert. Da Pannwitz eigenen Aussagen zufolge nach Abgabe des amtlichen Abschlussberichtes nicht bereit war, eine gestapokritische Passage aus dem Bericht zu entfernen, wurde er von „staatspolizeilicher“ Seite heftig kritisiert. Pannwitz ließ sich daraufhin im Herbst 1942 durch Bekannte im Amt Abwehr zur Wehrmacht einberufen und war mehrere Monate als Unteroffizier an der Ostfront eingesetzt. Im Frühjahr 1943 wurde Pannwitz zur Staatspolizeileitstelle Berlin abkommandiert, um sich dort mehrere Monate in das Themengebiet Rote Kapelle einzuarbeiten, mit dem Ziel, gegen Personen der Roten Kapelle zu ermitteln.