Tháng 4 năm 1920, sau khi bình phục, ông tình nguyện tái ngũ. Ông được bổ nhiệm làm chỉ huy trung đội của Trung đoàn bộ binh 100 và chiến đấu trong Chiến tranh Ba Lan-Nga, gia nhập Đảng Cộng sản Nga (bolshevik) vào tháng 9 (số đảng viên: 0291274). Vì những thể hiện của mình trong trận chiến, Panfilov đã được trao tặng Huân chương Cờ đỏ vào năm 1921.