באפריל 1920, לאחר שהתאושש, התנדב פאנפילוב לחזור לשירות פעיל. הוא מונה למפקד מחלקה בחטיבת חיל הרגלים ה-100 וככזה השתתף במלחמה הפולנית-סובייטית. בספטמבר, הצטרף למפלגה הקומוניסטית של ברית המועצות. לאחר סיום המלחמה, הצטרף לגדוד הגבול ה-183 באוקראינה ונטל חלק בפעילות נגד לוחמי הגרילה באזור. בנובמבר 1921, החל בלימודים בבית הספר למפקדי חיל רגלים ע"ש סרגיי קמנב בקייב, אותם סיים בספטמבר 1923. אז הוצב כמפקד פלוגה בחטיבת חיל הרגלים ה-52 בירוסלבל.