Свою научную деятельность Е.Ф. Панарин посвятил изучению гидрофильных полимеров и полимеров биомедицинского назначения, а также созданию научных основ получения полимерных лекарственных веществ. Е.Ф. Панарин обосновал пути направленной модификации и коррекции биологической активности лекарственных веществ полимерами. Разработал методы синтеза многоцелевых водорастворимых полимеров-носителей  с широким набором функциональных групп, обеспечивающих присоединение биологически активных веществ к макромолекуле заданным типом связи. Эти полимеры предложены в качестве модели некоторых биополимеров, а также использованы как носители для целевой доставки биологически активных веществ (гормонов, антибиотиков, ферментов, антисептиков, ДНК и др.) в заданный орган-мишень. Принципиальное значение имеют работы по изучению механизмов химических реакций синтеза и превращения полимеров, по химическому и ферментативному синтезу винилсахаридов, исследованию закономерностей получения водорастворимых полимеров на основе N-виниламидов и функциональных виниловых и аллиловых мономеров, а также по изучению реакционной способности функциональных групп полимеров. Е.Ф. Панарин впервые установил взаимосвязь между химических строением и собственной биологической активностью функциональных водорастворимых полимеров. В результате этих исследований обнаружен новый класс полимерных веществ, проявляющих антимикробную, противовирусную, противоопухолевую, иммуномодулирующую, ростстимулирующую и другие виды активности. Е.Ф. Панарин сформулировал принципы и разработал методы построения наноструктурированных полимерных систем с полифункциональной биологической активностью и создал лекарственные препараты - Повиаргол и Катапол - на основе биогенных элементов и дифильных ионов биологически активных веществ. Под руководством Е.Ф. Панарина были разработаны технологии производства новых водорастворимых полимеров и полимерных лекарственных препаратов, освоенные отечественной промышленностью. Значительный вклад внесён в создание отечественного кровезаменителя Геленпол с функцией переноса кислорода, не имеющего мировых аналогов. На протяжении многих лет Е.Ф. Панарин возглавлял Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук. В настоящее время Е.Ф. Панарин ведёт большую научно-организационную и педагогическую деятельность. Является председателем Диссертационного совета ИВС РАН, членом Учёного совета ИВС РАН, Санкт-Петербургского государственного технологического института (Технического университета) и Санкт-Петербургского государственного политехнического университета им. Петра Великого, где он также преподаёт на кафедре медицинской биотехнологии. Е.Ф. Панарин - член Научного совета РАН по высокомолекулярным соединениям, член Президиума Санкт-Петербургского Научного центра РАН, заместитель главного редактора журнала "Прикладная химия", член редколлегии журнала "Высокомолекулярные Соединения".