Пановка была основана до 1710 года.

Первые упоминания территории, на которой возникла Пановка, относятся к 1561–1562 годам — в писцовой книге Дмитрия Кикина зафиксирована чувашская деревня Малые Шигалеевы. К началу XVII века часть земель перешла к служилым татарам и ясачным чувашам; деревня стала называться Малые Шигали. К концу XVII века местность пришла в запустение, получив название Пустошь Сия по одноименной речке Малая Сия.

Русская деревня Пановка впервые упоминается в Ландратской переписи 1716 года под двойным названием — Шигалки Пановка тож: к 1710 году здесь уже существовало несколько крестьянских дворов, принадлежавших роду Зизеевых, а также подьячему Фадееву и архиерейской вотчине.

В XVIII веке село стало многовладельческим, но во второй половине столетия земли постепенно консолидировались в руках помещиков Тарбеевых (Федор Алексеевич с сыновьями Петром и Николаем), давших селу альтернативное название — Пановка Тарбеева. В 1774 году, после строительства первой деревянной Знаменской церкви, статус поселения был повышен до села. В 1770-ых годах Петр Тарбеев перевел сюда крестьян из своих вотчин других губерний, значительно укрупнив село.

С 1781 года Пановка входила в Лаишевский уезд. В 1791 году Николай Тарбеев продал имение купцу А. Ростовцеву, а в 1804 году оно перешло к тобольскому дворянину Николаю Гавриловичу Евсевьеву, чья семья владела селом 114 лет — до 1918 года. Евсевьевы превратили барский дом Тарбеевых в родовую усадьбу, а их вклад в развитие региона отмечен строительством каменной церкви Николая Чудотворца (1809), церковно-приходской школы, больницы, мельницы, торговых лавок и хозяйственных служб.

В начале XIX века (1813-1815) часть крестьян Пановки была выселена помещиками Матюниными в новое сельцо Новоселок, расположенное рядом. Позднее Новоселок стал деревней, часть которой получила название Евсевьева Корчма.

Не позднее 1870 года Пановка стала центром Пановской волости.

В XVIII–XIX веках в Пановке действовали поташный завод и винокурня. В 1845 году открылась церковно-приходская школа, реорганизованная в 1868 году в земское училище. При училище работали ремесленные мастерские, обучавшие токарному делу, резьбе по дереву и производству саней. Усилиями Марии Павловны Евсевьевой при церкви была создана богадельня для сирот.

Во второй половине XIX века врач Ф.И. Грацинский основал в Пановке земскую больницу. Одним из врачей в ней служил В.К. Меньшиков, сын священника Пановской церкви, в будущем – доктор медицины, профессор, заслуженный деятель науки ТАССР.

После 1917 года Евсевьевы покинули село, а их имение национализировали. В 1930 году в Пановке создали колхоз «1 мая», а в 1935-м на базе ликвидированного совхоза разместили исправительно-трудовую колонию №3. В 1936 году обе церкви были закрыты, их помещения использовались под склад.

С начала 2000-х годов началось возрождение культурного наследия. Благодаря усилиям меценатов и местных жителей, в 2007 году возобновились богослужения в церкви Николая Чудотворца, а в 2025-м — в Знаменской. Усадебный дом Евсевьевых в советские годы занимали школа, администрация колонии, позже - банк. В 2023 году был создан Фонд «Усадьбы Евсеевых», который занимается возрождением усадебного комплекса, культурной и просветительской деятельностью.

— Усадьба Евсеевых (начало 1770-х гг.) — памятник архитектуры, отражающий жизнь провинциального дворянства.

— Знаменская церковь (1774) и Никольская церковь (1809) — объекты архитектурного наследия, восстановленные в XXI веке усилиями частных благотворителей.

— Пановский надгробный камень XVI века — памятник эпиграфики федерального значения.

— Столпы-часовни в Пановке и Новоселке (XVIII–XIX вв.).

— Родник Бельник — природная достопримечательность, сохранившая местное почитание.

Сегодня Пановка сочетает черты исторического поселения и современного села, сохраняя связь с прошлым через архитектуру, традиции и память о выдающихся жителях — от дворян до деятелей науки и культуры XX века.