Начальное образование получил в подготовительной школе для мальчиков, по окончании которой поступил в Прусский кадетский корпус. С началом Первой мировой войны прямиком из кадетского корпуса отправился добровольцем на Западный фронт. Служил в 1-м уланском Императора Александра III полку (Ulanen-Regiment Kaiser Alexander III. von Russland). 22 марта 1915 года получил звание лейтенанта «за храбрость на поле боя» в возрасте 16 с половиной лет. Награждён Железными крестами 2-го (в 1915 г.) и 1-го (в 1917 г.) классов.

После окончания войны служил в Добровольческом корпусе. В 1920 году из-за сокращения немецких вооружённых сил по Версальскому договору вышел в отставку в звании обер-лейтенант. Учился в фермерской школе и с 1926 по 1933 годы нанимался управителем в сельскохозяйственные поместья в Польше, в частности управлял поместьем княгини Радзивилл в Михове.

1 ноября 1933 года был восстановлен на военной службе в должности командира 2-го эскадрона 2-го рейтарского полка в Ангербурге.

В 1938—1939 годах начальник отделения личного состава 11-й кавалерийской дивизии. Участвовал в звании майора (1938), командира разведбатальона 45-й пехотной дивизии, во вторжении в Польшу. Награждён планками к Железным крестам обеих степеней (повторное награждение). Участвовал в боевых действиях во Франции (1940), с 1941 года — на Восточном фронте (подполковник).

В июне 1941 года, в составе 45-й пехотной дивизии участвовал в штурме Брестской крепости. 22 июня 1941 года разведывательным батальоном 45-й пехотной дивизии вермахта под командованием Гельмута фон Паннвица было захвачено здание тюрьмы Брестской крепости. 4 сентября 1941 года Паннвиц награждён Рыцарским крестом Железного креста. С 1 декабря 1941 года — переведён в аппарат Верховного командования сухопутных войск (ОКХ) в качестве референта генерала мобильных войск (Referent beim General der Schnellen Truppen) по вопросам применения кавалерии в современной войне. Вскоре после этого ему присвоено звание полковника. В течение 1942 года неоднократно выезжал из Ставки на фронт для инспекций кавалерийских частей. Составитель и редактор ряда полевых наставлений. В октябре 1942 был переведён в штаб Группы армий «А» где занялся организацией стихийно образующихся казачьих частей из числа местных жителей оккупированной территории СССР.

К концу 1942 года поражения и значительные потери личного состава на Восточном фронте вынудили Гитлера изменить своё мнение о казачестве и не так активно возражать против использования его потенциала (как военнопленных, так и казаков-эмигрантов). Он готов был согласиться с теорией, рассматривавшей казаков как потомков остготов, то есть как племена, близкие по крови германцам, а не славянам. Кроме этого, в дни зарождения НСДАП Гитлера поддерживали некоторые казачьи лидеры из числа русских эмигрантов. Поэтому казачьи воинские формирования получили в Вермахте существенно большее развитие, чем другие русские воинские формирования.

Сам Паннвиц питал симпатии к казакам. Он видел в них в расовом отношении отдельный этнический вид, потомков скандинавов, имевших чёткую идеологию, направленную на освобождение России от большевистской власти. По утверждению полномочного представителя вермахта в Хорватии генерала Эдмунда Глайзе-Хорстенау (Edmund Glaise-Horstenau), Паннвиц верил в возможность поселения после войны его казаков на территории Кавказа.

В ноябре 1942 года Паннвиц получил согласие начальника штаба сухопутных войск Курта Цейцлера на создание казачьего соединения вермахта. Подготовительный период создания дивизии был прерван участием Паннвица в боевых действиях: с ноября 1942 года до начала 1943 года. В ноябре 1942 года отличился, командуя cводной воинской частью в составе 4-й танковой армии вермахта, состоящей из казаков, хиви, кавказцев, румын в ходе отражения советского наступления в районе Котельниково. За эти бои Гельмут фон Паннвиц 23 декабря 1942 года получил «Дубовые листья» к Рыцарскому кресту (№ 167) и высший румынский военный орден Михая Храброго Затем Паннвиц был переведён в Крым, где до марта 1943 года командовал казачьим соединением «Феодосия».

В марте 1943 года был переведён в Млаву (с 1941 до 1945 Mielau) для формирования 1-й казачьей кавалерийской дивизии, командование которой было поручено Паннвицу. Дивизия формировалась из уже имевшихся казачьих подразделений, приданных германским военным частям (казачьих полков фон Рентельна, фон Юнгшульца, фон Безелагера, Ярослава Котулинского, Ивана Кононова, 1-го Синегорского Атаманского и проч.). В июне 1943 года получил звание генерал-майора, в апреле 1944 года — генерал-лейтенанта.

Сформированная Паннвицем казачья дивизия с октября 1943 года участвовала на территории Хорватии в боевых действиях против частей народно-освободительной армии Югославии. За эти бои Паннвиц был награждён хорватским орденом Короны короля Звонимира 1-й степени со Звездой и Мечами). В Югославии казаки Паннвица применяли тактику «выжженной земли», предавая огню крестьянские хутора и посёлки, где укрывались партизаны, передавая затем эти места под контроль усташей. Местное население ненавидело казаков, боясь их больше немцев. Показательно, что в их глазах казаки представали нерусскими и именовались «черкезами» (сербохорв. «Čerkezi», серб. «Черкези»). Югославы говорили: «разве „русские братушки“ могут убивать и насиловать»? Вместе с тем историк К. М. Александров писал, что «признания» Паннвица о массовых убийствах и насилии в отношении хорватского населения его подчинёнными, которые он «дал» на следствии, последовавшем после его пленения советской стороной, возможно, были сфабрикованы.

Совершение дивизией Паннвица в ходе антипартизанских операций многочисленных военных преступлений: грабежей, изнасилований и расстрелов, отмечает германский военно-исторический институт бундесвера. Сам Паннвиц в процессе следствия показал 12 января 1947 года, что руководствовался в Югославии циркулярными инструкциями обергруппенфюрера СС Бах-Целевского, детально устанавливающими порядок действий по отношению к партизанам. По его словам, в циркуляре подчёркивалось, что партизанская война противоречит международному праву и руководитель антипартизанского подразделения имеет право по своему усмотрению принимать решение о судьбе и собственности партизан или лиц, оказывавших им содействие.

К концу войны было принято решение переподчинить все иностранные подразделения в составе немецких войск под командование Ваффен-СС. В середине 1944 года были предприняты попытки интегрировать казачьи части в Ваффен-СС. 26 августа 1944 года состоялось совещание между Генрихом Гиммлером, генералом фон Паннвицем и его начальником штаба полковником Х.-Ж. фон Шульц. Генерал фон Паннвиц принял переподчинение в Ваффен-СС, чтобы предоставить своим подразделениям доступ к более тяжелому вооружению и лучшему снабжению, а также сохранить дальнейший контроль над казачьими подразделениями во Франции. Командные структуры, униформа и звания остались за вермахтом. В связи с переподчинением дивизии командованию войск СС 1 февраля 1945 года, есть мнение, что 1 февраля 1945 года Паннвиц якобы мог получить звание группенфюрера СС и генерал-лейтенанта войск СС. Казачья дивизия под его командованием была развёрнута в XV Казачий кавалерийский корпус СС, который 20 апреля 1945 года был переподчинён КОНР. Намерение полностью перебросить корпус в Ваффен-СС было де-факто не реализовано до конца войны.

В конце 1944 года дивизия Паннвица вступила в непосредственное соприкосновение с частями Красной армии у города Вировитица, продемонстрировав в этих боях высокую боеспособность. 26 декабря 1944 года 2-я бригада 1-й казачьей дивизии при поддержке частей 1-й хорватской ударной дивизии заняли населённый пункт Питомача, выбив с занимаемых позиций подразделения 703-го стрелкового полка и 684-го артиллерийского полка 233-й стрелковой дивизии, нанеся им тяжёлое поражение. В оставшиеся дни декабря и в январе 1945 года дивизия Паннвица вместе с усташско-домобранскими частями предприняла ряд безуспешных попыток овладеть Вировитицей и ликвидировать плацдарм на правом берегу Дравы. Во время немецкой наступательной операции «Оборотень» (Werwolf), предпринятой группой армий «E» в начале февраля 1945 года с целью ликвидации Вировитицкого плацдарма, обороняемого к тому времени силами Народно-освободительной армии Югославии, подразделения Паннвица 10 февраля вступили в город Вировитица.

В конце марта 1945 года фон Паннвиц был единогласно избран так называемым Всеказачьим Кругом на «Всероссийском конгрессе» в Вировитице Верховным Походным Атаманом «Казачьего стана» и всех казачьих армий, такая честь когда-то была предоставлена только царю.

К концу войны корпус численностью более 20 000 человек находился в передней линии обороны против югославских и болгарских частей на южном берегу реки Драва. К 26 апреля 1945 года занимал позиции в полосе Драва — Радотич на так называемой Звонимировой линии обороны группы армий «Е» в Хорватии. В начале мая Паннвиц начал отвод корпуса в район Лудбрег – Вараждин. Чтобы не допустить пленения казаков югославскими партизанами, которые жаждали расправы над своими заклятыми врагами, Паннвиц организовал отход корпуса в британскую оккупационную зону в Каринтию (Австрия). Преодолев горные перевалы и засады партизан, 15-й корпус смог выполнить эту задачу, вступив 9 мая в соприкосновение с британской 11-й танковой дивизией. 11–12 мая корпус сдался английским войскам. 11 мая 1945 года в присутствии британских офицеров Паннвиц принял парад Донского казачьего полка.

Выдачи Паннвица как военного преступника требовали СССР и Югославия. После того, как союзники начали передачу СССР тысячи казаков из 15-го казачьего кавалерийского корпуса СС и членов их семей в Лиенце, Паннвиц вместе с другими германскими офицерами корпуса был выдан СССР. В соответствии с решениями Ялтинской конференции, выдаче органам СССР подлежали только бывшие советские граждане, и Паннвиц как подданный Германии мог избежать этой выдачи. Однако Паннвиц принял решение разделить судьбу своих казаков и был выдан СССР вместе с ними, его примеру последовал ряд других немецких офицеров. Сам Паннвиц сказал так: «Я делил со своими казаками счастливое время, я останусь с ними и в несчастье».

16 января 1947 году повешен вместе с другими генералами Казачьего Стана по приговору Военной коллегии Верховного суда СССР 15-16 января 1947 года на основании ст. 1 Указа Президиума Верховного Совета СССР от 19 апреля 1943 г. «О мерах наказания для немецко-фашистских злодеев, виновных в убийствах и истязаниях советского гражданского населения и пленных красноармейцев, для шпионов, изменников Родины из числа советских граждан и для их пособников».