ปานปรีย์ พหิทธานุกร เป็นที่ปรึกษารัฐมนตรีว่าการกระทรวงอุตสาหกรรม ในปี พ.ศ. 2541[1]

ดร.ปานปรีย์ พหิทธานุกร เป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แบบบัญชีรายชื่อ เมื่อปี พ.ศ. 2545 เป็นรองหัวหน้าพรรคชาติพัฒนา และเป็นผู้ช่วยรัฐมนตรีประจำกระทรวงพาณิชย์ ในระหว่างปี พ.ศ. 2546-2548 และได้รับมอบหมายให้ทำหน้าที่หัวหน้าคณะเจรจาจัดทำเขตการค้าเสรีรายประเทศ (ประเทศอินเดีย และกลุ่มประเทศ BIMST-EC) ในปี พ.ศ. 2547

ในปี พ.ศ. 2548 ได้รับแต่งตั้งเป็นผู้แทนการค้าไทย และได้รับมอบหมายให้ทำหน้าที่ประธานกรรมการอำนวยการโครงการกรุงเทพฯ เมืองแฟชั่น ประธานกรรมการส่งเสริมการลงทุนและการค้าภายใต้กรอบความตกลงเขตการค้าเสรี ประธานกรรมการองค์การคลังสินค้า และเป็นผู้ช่วยรัฐมนตรีประจำกระทรวงอุตสาหกรรม[2]

ในปี พ.ศ. 2551 ได้รับแต่งตั้งเป็นที่ปรึกษารองนายกรัฐมนตรี (นายแพทย์สุรพงษ์ สืบวงศ์ลี) และเป็นรองหัวหน้าพรรคเพื่อไทย (7 ธันวาคม พ.ศ. 2551 - 9 กันยายน พ.ศ. 2553)