Im November 1914 wurde Papanin auf der Krim zur Marine einberufen, bei der er die Februar- und die Oktoberrevolution miterlebte. Im Bürgerkrieg war er zunächst als einfacher Soldat der Roten Garde an den Kämpfen beteiligt und leitete dann zwei Jahre lang die Reparaturwerkstatt einer Panzerzugbrigade bei der 12. und 14. Armee. Bereits 1919 wurde er Parteimitglied der KPR(B). Im August 1920 kehrte er auf die Krim zurück und schlug sich zu den Partisanen durch, für die er Waffen schmuggelte.