Dina Januari 2009, Présidén Barack Obama nu anyar kapilih nunjuk Panetta pikeun jabatan Diréktur CIA. Panetta dikonfirmasi ku Sénat dina bulan Pebruari 2009. Salaku diréktur CIA, Panetta ngawaskeun operasi nu ngaluarkeun teroris internasional Osama bin Laden. Dina 28 April 2011, Obama ngumumkeun nominasi Panetta salaku Sekretaris Pertahanan, pikeun ngagantikeun Robert Gates anu pensiunan. Dina Juni Sénat ngonfirmasi Panetta sacara sapuk sareng anjeunna nyandak jabatan dina 1 Juli 2011. David Petraeus nyandak alih salaku Diréktur Badan Intelijen Pusat dina 6 Séptémber 2011.
Pébruari 2009