Sau khi Đức xâm lược Liên Xô vào ngày 22 tháng 6 năm 1941, Panfilov bắt đầu huy động lực lượng dự bị để gửi ra mặt trận. Ngày 12 tháng 7, ông được bổ nhiệm làm chỉ huy Sư đoàn Súng trường 316, một đơn vị mới được thành lập ở Alma Ata. Sư đoàn chủ yếu bao gồm những binh sĩ dự bị từ các nước Kazakhstan và Kyrgyzstan.