Улица появилась на карте Сокола в 1950-е годы при активной застройке района. Сначала она была 2-й улицей Левитана – проходила вблизи «поселка художников», а современное название получила в 1960 году в честь военачальника Ивана Васильевича Панфилова.

Во время Великой Отечественной войны Панфилов командовал 316-й стрелковой дивизией, участвовавшей в обороне Москвы. В ее состав входила 4-я рота под руководством политрука Василия Клочкова, бойцы которой совершили легендарный подвиг и стали известны как «28 героев-панфиловцев» – четыре часа противостояли мощной танковой группировке немцев и уничтожили 18 машин противника.