Fra utlandet ble Pantenburg betraktet som en "høy nazi" og regnet som "en av de beste nazi-spionene i Europa" og "mester-spion i Finland". Hans forskningsreiser og opphold i Skandinavia gjorde denne virksomheten lettere for ham. I begynnelsen ble han beskrevet som "høyre hånd" og den mest verdifulle medarbeideren til den tyske meteorologen og SS-Obersturmbannführer Paul Burckhardt. Etter en operasjon på Grønland beordret Abwehr-sjef Wilhelm Canaris Pantenburg under den sovjetisk-finske vinterkrigen 1939/40 og i forkant av den tyske okkupasjonen av Norge våren 1940 som en av lederne av den skandinaviske seksjonen av den tyske etterretningstjenesten (sammen med Burckhardt og Adolf Hoel) til Lappland. Der skaffet Pantenburg planer over praktisk talt alle viktige militære anlegg i Arktis, som festningen Boden i Nord-Sverige og festningen Narvik i Norge. Bare tre uker etter hans ankomst ble han imidlertid arrestert da han fotograferte den svenske festningen Boden og internert i Sverige. Etter kort tid ble han utvist og fortsatte sin virksomhet i Finland. Etter den tyske okkupasjonen av Narvik, omtalte Theodor Broch, byens sosialdemokratiske ordfører som hadde flyktet til England, Pantenburg i det amerikanske magasinet Life som "en kjent nazi-journalist", som også tidligere hadde besøkt Narvik. Broch rapporterte også om et anbefalingsbrev fra lederen av det norske nasjonale samlingspartiet Vidkun Quisling til Pantenburg fra 1935, som var adressert til oberst Konrad Sundlo, kommandanten for den norske garnisonen i Narvik, som senere samarbeidet med de tyske angriperne.