Γόνος σπουδαίας οικογένειας της Ρόδου σπούδασε φιλοσοφία στην Αθήνα κοντά σε σημαντικούς φιλοσόφους της εποχής, όπως ήταν ο Κράτης, ο Διογένης ο Βαβυλώνιος και ο Αντίπατρος. Το 144 π.Χ. πήγε στη Ρώμη και έγινε μέλος του κύκλου του φιλέλληνα Σκιπίωνα του νεότερου. Μέλος του κύκλου αυτού ήταν και ο μεγάλος ιστορικός Πολύβιος. Στη Ρώμη ο Παναίτιος δίδαξε τη στωική φιλοσοφία και απέκτησε πολλούς μαθητές και φίλους. Το 129 π.Χ. γύρισε στην Αθήνα και ανέλαβε τη σχολαρχία της Στοάς.
Ο Παναίτιος προσπάθησε με το έργο του να μειώσει την αυστηρότητα των στωικών δογμάτων, πράγμα που το πέτυχε, αν κρίνουμε από τη διάδοση του στωικισμού όχι μόνο στην ελληνικά Ανατολή αλλά και στη λατινική Δύση.