Para satisfacer las exigencias militares de la Armada Real italiana, a la que la familia de Guido Panerai proporcionaba instrumentos de precisión como miras de combate naval desde hacía años, Panerai desarrolló un polvo a base de radio para potenciar el brillo de las esferas de los instrumentos y las miras en colaboración con el capitán de corbeta Carlo Ronconi: así nació el Radiomir.

La referencia al nombre Radiomir está documentada en el apéndice de la patente registrada en Francia el 23 de marzo de 1916. La elevada autoluminiscencia del compuesto enseguida convirtió la pasta de radio en un elemento clave de la producción de Panerai. La patente de Radiomir fue la primera de las numerosas patentes registradas para celebrar la historia de innovaciones de Panerai.

El 11 de enero de 1949, se aprobó la patente para que Panerai utilizase el nombre Luminor en referencia a los materiales luminiscentes y autoluminiscentes de su modelo. Giuseppe Panerai se dio cuenta de que, dada la nueva realidad creada por la expansión de las impresionantes tecnologías atómicas militares y civiles, el vínculo con la radiactividad debía gestionarse con precaución. Decidió que las sustancias luminiscentes debían recibir una nueva denominación más neutra, y poco a poco fueron identificadas con el nombre Luminor. Tras más de una década, Luminor se vinculó a una nueva sustancia luminiscente a base de tritio (un isótopo de hidrógeno), de emisiones muy bajas e inocuas. Este fue el resultado de numerosos estudios y experimentos, y por convenciones de uso Luminor se convirtió gradualmente en el denominador común del reloj de buceo Panerai (caracterizado por el puente protector de la corona).

Con la creciente participación en operaciones subacuáticas, los requisitos de la Armada se tornaron aún más específicos tras la Segunda Guerra Mundial: los relojes militares tenían que permanecer bajo el agua en condiciones extremas durante largos periodos de tiempo. En 1954, se probaron dos nuevas referencias, la referencia 6152 y la referencia 6154.

Algunos modelos actuales están inspirados en estos relojes, ya que incorporan algunas innovaciones diseñadas para conseguir una construcción aún más sólida y resistente: la caja está hecha de un solo bloque con asas fijas, y conserva la forma de cojín con bordes más pronunciados en los laterales. Se realizó una revisión estética general de las piezas individuales, y se optó por una corona cilíndrica y tubular atornillada que sustituía a la corona cónica del histórico Radiomir.

Tras un cuidadoso análisis de las pruebas, se realizaron algunas modificaciones que dieron lugar a la referencia definitiva 6152/1, también con asas reforzadas y elaborada en acero macizo a partir del mismo bloque que la caja.

La evolución del reloj Panerai referencia 6152/1 no se detuvo hasta los años 60. En el proceso de ensamblaje de las esferas con discos superpuestos, las llamadas tipo "sandwich", se dejó de utilizar la pasta a base de radio, y con ello el nombre Radiomir. La luminiscencia comenzó a proceder de un nuevo compuesto a base de tritio de baja radiación, denominado Luminor. El puente protector de la corona está insertado y adaptado a la caja central de la referencia 6152/1. Unas 80 unidades adoptaron por primera vez el calibre mecánico Angelus SF240 de fabricación suiza, con una reserva de marcha de 8 días. La reserva de marcha se convirtió así en un elemento fundamental del ADN de la marca florentina. En algunos modelos, el fondo de caja sólido y cerrado se sustituyó por uno con un centro transparente de plexiglás que permitía apreciar el mecanismo. Por ello, Panerai fue uno de los pioneros en la producción de relojes con fondo visible. Otro capítulo fundamental de la producción de Panerai, que se desarrolló especialmente en este periodo, guarda relación con los instrumentos de precisión creados y proporcionados a petición de la Armada italiana, como brújulas y profundímetros de muñeca con diferentes calibrados, así como luces de señalización submarina para compensar la presión. De este modo, se incrementaba la resistencia a grandes profundidades.

El departamento técnico de la compañía diseñó un nuevo reloj de buceo que incorporaba todos los avances tecnológicos de relojería y buceo de los años 70 y 80 para someterlo a las estrictas pruebas utilizadas para las especificaciones del equipamiento de la Armada italiana. Se trataba de un innovador reloj de titanio de 47 mm de diámetro, equipado con el típico protector de corona de palanca, el bisel giratorio y la esfera de índices formados por contenedores cilíndricos microscópicos que albergaban el material luminiscente. Las pruebas han confirmado que este reloj especial de Panerai puede soportar fácilmente más de cien atmósferas de presión, de ahí el nombre Millemetri.

Para hacer frente a la grave crisis económica y política que se inició en todo el mundo en 1992, Officine Panerai decidió adentrarse en el mercado de la relojería civil, lanzando tres colecciones con un total de diez referencias en ediciones numeradas y limitadas: los relojes Luminor Marina y Luminor de 44 mm, y el cronógrafo Mare Nostrum de 42 mm, inspirados en los modelos históricos creados para la división de comandos submarinos de la Armada italiana. Esto liberó a Dino Zei, director general de Panerai, de la obligación de mantener estos productos bajo secreto militar. Enseguida se convirtieron en objetos muy codiciados por coleccionistas y aficionados. La presentación de la colección tuvo lugar el 10 de septiembre de 1993 en el puerto militar de La Spezia, en el crucero de la Armada italiana Durand De La Penne. A la ceremonia asistió el duque Amadeo de Saboya-Aosta, hijo de Aimón de Saboya-Aosta, jefe supremo del departamento de submarinismo italiano en aquella época.

El Grupo Richemont (entonces Grupo Vendôme) adquirió Officine Panerai Srl en la primavera de 1997, abriendo inmediatamente una red de distribución selectiva en Italia para aprovechar las sinergias de las estructuras del Grupo y afinar la estrategia industrial y comercial.

Tras una cuidadosa restauración, se reabre la tienda histórica de Panerai. Tras la adquisición de la tienda familiar por parte de Officine Panerai, se reacondiciona el local original de la Piazza San Giovanni de Florencia. Este taller de artesanía se convierte en un punto de encuentro para los coleccionistas y entusiastas de la marca, que acuden para obtener no solo piezas de la colección de la época, sino también modelos de ediciones especiales y producciones particulares que Panerai reserva exclusivamente para sus tiendas.

Lanzamiento internacional del primer movimiento de Panerai, el P.2002, un calibre de cuerda manual con función GMT y una reserva de marcha de ocho días, inspirada en los movimientos Angelus de la década de los años 50.

El calibre adopta su nombre del año en que Officine Panerai inauguró su planta de producción, en homenaje al arte relojero de la marca florentina.

El calibre P.9000, caracterizado principalmente por su reserva de marcha de 72 horas, se instala en una serie de modelos Luminor 1950 y Radiomir. Por su parte, el calibre P.2006 es una evolución del calibre de cronógrafo con un solo pulsador al que se añade una función ratrapante controlada mediante un segundo botón situado a las 10 horas.

Con motivo del 400º aniversario de las primeras observaciones del cielo por Galileo Galilei, Officine Panerai dedica un tríptico de modelos excepcionalmente complejos al genio toscano: L'Astronomo, Lo Scienziato y el Jupiterium. El modelo Jupiterium de Panerai es un reloj planetario con calendario perpetuo que muestra desde una perspectiva geocéntrica la posición en la esfera celestial del Sol, la Luna y Júpiter, con las Lunas de Galileo, es decir, sus cuatro principales satélites, actualmente conocidos como Ío, Europa, Ganímedes y Calisto. Galileo Galilei observó estos satélites por primera vez en 1610 gracias a la invención del telescopio. Además, Officine Panerai lanza su movimiento interno P.999 y el primer reloj Panerai Composite en el Salón Internacional de la Alta Relojería.

Officine Panerai vuelve a proponer la exclusiva caja de inspiración histórica en una edición especial de dos modelos Radiomir. A diferencia de los prototipos y modelos producidos a finales de los años 30, en la caja de algunos modelos históricos de Radiomir (referencia 6152 1) producidos en los años 50 las asas no estaban hechas de alambres de acero soldado, sino que se fresaban en el mismo bloque que la caja y, por lo tanto, eran más sólidas y resistentes. Los nuevos modelos Radiomir vuelven a proponer esta caja especial con un diámetro clásico de 47 mm junto con otros elementos inspirados en modelos históricos: el Plexiglas® para proteger la esfera, el bisel circular y redondeado y la corona cilíndrica. Officine Panerai no es propietaria de la marca registrada Plexiglas®.

Officine Panerai abre su nueva Manufactura en las colinas que rodean Neuchâtel (Suiza). El nuevo edificio reúne todas las especialidades de la alta relojería en una misma ubicación, combinando la excelencia del diseño italiano con la tradición de la tecnología suiza. Desde 2002, fecha en que se inauguró la primera Manufactura Panerai, la marca relojera florentina ha desarrollado toda una gama de movimientos de fabricación propia con funciones del más alto nivel: desde la función GMT hasta una gama completa de cronógrafos; desde una reserva de marcha de mayor duración con el Power Reserve hasta el inconfundible Panerai Tourbillon. En 2014, Panerai introduce el calibre P.4000, un movimiento de fabricación propia cuya marca distintiva es su masa oscilante excéntrica: una síntesis perfecta de diseño y tecnología relojera de gran sofisticación.

Panerai lanza el Radiomir 1940 Minute Repeater Carillon Tourbillon. Se trata del reloj más complejo desde un punto de vista técnico jamás fabricado por la Manufactura Panerai en Neuchâtel; un reloj dotado del exclusivo regulador de tourbillon y el admirable mecanismo de repetición de minutos, cuya sonería, formada por un sofisticado conjunto de gongs y martillos, tiene la singular capacidad de marcar la hora local o de una segunda zona horaria cada hora, cada diez minutos o cada minuto.

El lanzamiento oficial, también en 2016, de la nueva colección LUMINOR DUE abre un nuevo capítulo en la historia de Panerai. Una nueva caja, fielmente inspirada en las líneas del Luminor clásico de la década de 1950, pero sutilmente rediseñada, hace su aparición en la historia de Officine Panerai. Esta nueva colección incorpora los movimientos de Manufactura P1000/10 y P.4000/10, los calibres automáticos más delgados jamás desarrollados por la Manufactura de Panerai.

El año comienza con un cambio de director general: Jean-Marc Pontroué reemplaza a Angelo Bonati.

Durante el SIHH de 2018, Panerai presenta dos innovaciones. La primera es el Lo Scienziato-Luminor Tourbillon GMT, con una caja de titanio con impresión en 3D y el movimiento P.2005/T esqueletado con regulador de tourbillon. El Luminor Tourbillon GMT es sin duda una de las creaciones más técnicas y sorprendentes de la Manufactura Panerai de Neuchâtel.

La segunda complicación del año es el L'Astronomo-Luminor 1950 Tourbillon Moon Phases Equation of Time GMT. La primera creación de Officine Panerai que cuenta con indicación de las fases lunares y un sistema innovador que utiliza el cristal polarizado para indicar la fecha. Una complicación clásica de la alta relojería que Panerai interpreta a su manera y con una precisión de un siglo.

Exactamente 70 años después de registrar la patente internacional para utilizar el nombre Luminor, Panerai crea un modelo brillante e innovador con una luminosidad aún mayor: el Luminor Marina–44mm (PAM01117). Este modelo cuenta con 70 años de garantía.

En 2020, Panerai continúa evolucionando y redefine las dimensiones expresivas del épico Luminor Marina.

Su nuevo estilo pretende ser más sencillo, funcional y moderno.

Para la 36.a edición de la Copa América, Panerai colabora con el equipo Luna Rossa Prada Pirelli.

Con la colección Luna Rossa, la marca presenta cuatro relojes emblemáticos diseñados para el equipo, los Challenger of Record de la 36.a edición de la Copa América. Panerai elabora con gran orgullo estos relojes, que representan una nueva historia italiana vinculada con el mar, la excelencia y la innovación.

En 2022, Panerai presentó el nuevo Submersible QuarantaQuattro, una piedra angular de la colección Submersible de relojes de buceo que retoma la caja de 44 mm, junto con los tamaños existentes de 47 mm y 42 mm. El Submersible QuarantaQuattro cuenta con todas las características técnicas que definen a la colección Submersible, es hermético hasta 300 metros e incorpora un dispositivo protector de la corona y un bisel giratorio unidireccional, elementos tradicionalmente asociados con el mundo del mar, el territorio natural de Panerai.