Главные научные достижения И. А. Панина относятся к следующим областям: а) гипотезе Гротендика–Серра о главных G-расслоениях над гладкими алгебраическими многообразиями; б) теория квадратичных форм на алгебраических многообразиях; в) алгебраическая К-теория алгебраических многообразий; г) теории когомологий на алгебраических многообразиях; Пусть G - полупростая связная алгебраическая группа или,более общо, редуктивная связная алгебраическая группа. Доказано, что на неприводимом алгебраическом гладком многообразии два главных G-расслоения изоморфны локально в топологии Зариского, если они изоморфны на дополнению к некоторому дивизору. Этот фундаментальный результат опубликован в 2015 году в Publications IHES. По теории квадратичных форм — И.А.Панин имеет публикацию в Inventiones Mathematicae (2009). В ней доказано, что для локального регулярного кольца R геометрического типа и обратимого элемента u неособая квадратичная форма q над R представляет u над R, если и только, q представляет u над полем частных К кольца R. Классическая теорема Коннера и Флойда о связи комплексных кобордизмов и комплексной К-теории перенесена и доказана в мотивном контексте Воеводского. Результат опубликован в Inventiones Mathematicae (2009). И.А.Панин в серии совместных препринтов с Г.Гаркушей частично реализовал неопубликованный проект В.Воеводского, касающийся алгебро-геометрического варианта контрукции Понтрягина—Тома и мотивного варианта пространств Сегала. Ключевые слова алгебраическая К-теория, алгебраические многообразия, главные однородные расслоения, мотивные когомологии