Глеб Панфилов родился в Магнитогорске в 1934 году. Его отец Анатолий работал журналистом, а позднее преподавал историю КПСС в Высшем театральном училище им. Б.В. Щукина.
Панфилов отучился на химика и работал на Свердловском заводе медаппаратов. В возрасте 25 лет возглавил отдел пропаганды и агитации Свердловского горкома Всесоюзного ленинского коммунистического союза молодежи. Инициировал создание любительской киностудии в Свердловске, где в 1958 году вместе с друзьями снял фильмы «Нейлоновая курточка» и «Народная милиция». Спустя три года Панфилов пришел работать на местное телевидение, где создал документальные фильмы «Вставай в наш строй», «Убит не на войне».
Первую крупную работу — художественный фильм «В огне брода нет» (1967) — снял, будучи сотрудником «Ленфильма», куда устроился после заочного обучения на операторском факультете ВГИКа. Картина получила главный приз кинофестиваля в Локарно (Швейцария) — «Золотого леопарда».
В 1970 году снял фильм «Начало». Во время съемок женился на актрисе, сыгравшую главную роль, Инне Чуриковой. С тех пор она стала его музой. Народная артистка СССР скончалась в начале 2023 года.
Среди других масштабных работ режиссера — «Прошу слова», «Васса» и «Иван Денисович». В 1987 году Панфилов получил главный приз «Золотой медведь» Берлинского кинофестиваля за «Тему», а в 1990 году — специальный приз жюри Каннского кинофестиваля за художественный вклад в кинематограф.
Режиссер умер 26 августа 2023 года после продолжительной болезни.
