În 1860 Giovanni Panerai, fondatorul afacerii, a deschis primul magazin de ceasuri în Florenţa, stabilind contacte cu cei mai prestigioşi producători de ceasuri elveţieni. Compania este extinsă apoi de Guido Panerai, nepotul fondatorului. Acesta îi dă un nou impuls, specializându-se în mecanismele de mare precizie şi devenind furnizorul oficial al Marinei Regale italiene.
La sfârşitul secolului magazinul s-a mutat în Piazza San Giovanni din Florenţa, unde poate fi găsit şi azi. Tot atunci a apărut şi numele Orologeria Svizzera, vizibilă şi azi, numele subliniind legătura dintre ceasuri şi originea lor elveţiană. În această perioadă au fost făcute primele livrări de instrumente mecanice şi optică către Ministerul Apărării.
În 1910 sunt făcute primele experimente cu materiale luminoase, fiind dezvoltat un sistem care să facă cadranele şi piesele telescopice luminoase. Luminozitatea este creată prin folosirea unei combinaţii de zinc cu radium, mai târziu aceasta primind numele Radiomir. Copiii lui Guido continuă afacerea familiei. Fiica sa Maria este concentrată pe magazinul Orologeria Svizzera, în timp ce fiul său Giuseppe este dedicat afacerii. El creează instrumente subacvatice, torţe şi compase pentru marina italiană. De asemenea, creează ceasurile Radiomir şi Luminor.
În 1936, în urma decepţiei cauzate de ceasurile din acea perioadă, Marina italiană îi roagă pe cei de la Panerai să creeze un ceas care să reziste în condiţii dure. Un prototip Radiomir este propus acestora, ceasul trecând toate testele. În 1938 începe producţia de ceasuri Radiomir pentru marină, cu o carcasă mare, o curea ataşată acesteia cu inele de sârmă şi coroană înşurubată. De asemenea avea un cadran luminos, uşor de citit în apă şi întuneric şi o rotiţă manuală creată de cei de la Rolex. Cureaua lată era făcută din piele perforată, având o lungime foarte mare, care putea fi purtată peste costumul de scafandru.
În 1940 Officine Panerai prezintă prototipul primului cronograf Panerai, Mare Nostrum, creat pentru funcţionari. Datorită războiului, Mare Nostrum n-a fost produs niciodată dar a rămas la stadiul de prototip. La începutul anilor ‘40, apărătoarea coroanei a fost creată pentru ceasurile Radiomior, pentru a o păstra fixă. Acest dispozitiv permitea ceasurilor să reziste la o adâncime de 200 metri.
1956 este anul în care, la cererea Marinei Egiptene Panerai creează un ceas Radiomir mare. Acesta avea piese Angelus, cu o rezervă de putere pentru 8 zile şi o montură rotativă, cu un interval de 5 minute pentru calcularea timpului de imersiune.
În 1972 compania este preluată de inginerul Dino Zei, firma devenind Officine Panerai srl.
În 1980 este creat un ceas capabil să reziste la o presiune echivalentă adâncimii de 1.000 metri. Singurul prototip rămas are o carcasă din titaniu, piese mecanice, curea dură şi un cadran luminos rezultat prin folosirea unor bucăţi mici de tritium pe cadran şi pe laterale.
În 1993 Officine Panerai creează un număr limitat de ceasuri cu numere de serie. Acestea au fost create pentru civili, numele lor fiind Luminor, Luminor Marina, fiind urmate de o ediţie a cronografului Mare Nostrum.
În 1995 este creată o ediţie specială cu numele Slytech. Sly este porecla actorului Sylvester Stallone, un mare admirator al acestor ceasuri, care a cerut o ediţie specială, numită Submersible, pe care a folosit-o pe perioada turnării filmului Daylight. De asemenea, el a mai cerut o ediţie de ceasuri cu cadrane albe, numită Daylight şi o re-editare personalizată a modelului Mare Nostrum. Toate aceste ceasuri au semnătura actorului gravată pe carcasă.
În 1997 Grupul Vendome, în prezent Richemont, preia Officine Panerai precum şi gama de ceasuri, compase şi torţe produse de aceasta.
În 1998 sunt prezentate primele ceasuri Panerai cu piese mecanice. Acestea sunt Luminor Submersible - un model profesionist pentru scafandri, Luminor GMT cu o zonă secundară pentru timp şi Luminor Power Reserve.
În 1999, la Salonul Internaţional al Orologeriei din Geneva, Panerai a prezentat o nouă gamă de ceasuri Contemporane. Acestea sunt bazate pe o serie de caracteristici inovatoare: carcasă mică, de 40 mm în diametru, un Luminor Panerai cu brăţară metalică, folosirea funcţiei cronografice şi o carcasă Luminor special creată. În cadrul acesteia piesele sunt integrate într-un dispozitiv care protejează coroana. Părţile componente ale carcasei sunt făcute dintr-o combinaţie de titaniu şi oţel.
Anul următor a fost creat ceasul Luminor Submersible, rezistent la o adâncime de 1.000 metri, un instrument profesionist creat cu acordul NIHS. Acesta este echipat cu o valvă de heliu, necesar decompresiunii, safirul are o grosime de 5.1 mm şi oţelul carcasei este gros de 3 mm.
În 2004 colecţia Radiomir a fost îmbogăţită cu modelul 8 Days. Acesta este o reîntoarcere la trecut, calibrul folosit în 1940 fiind Angelus, iar modelul nou având un model Jaeger-LeCoultre. Carcasa are o grosime de 45 mm, de formă rotundă, iar spatele şi coroana sunt rezistente la apă la o adâncime de 100 m.
În 2006 sunt prezentate noile colecţii Panerai şi Ferrari. Ceasurile Panerai sunt robuste, de înaltă calitate tehnică, având un impact estetic distinctiv. Apariţia ceasurilor Ferrari este influenţată de liniile maşinilor, existând două colecţii: Granturismo şi Scuderia. La zece ani de la lansarea brandului, în 2007, Panerai lansează încă trei calibre (P.2003, P.2004, P.2005).
În 2008 sunt introduse noi modele de ceasuri, în cadrul colecţiei Manifattura şi sunt deschise noi magazine în Asia, Japonia, SUA şi Europa.