Specializzatosi in neuropsichiatria a Roma, ha scelto poi come indirizzo la psichiatria, a cui si è dedicato per il resto della sua vita. Considerato uno dei padri della psichiatria biologica in Italia, Pancheri credeva fermamente in una psichiatria scientifica, basata sull'osservazione diretta e obiettiva. Dai viaggi fatti negli Stati Uniti negli anni sessanta e settanta, ha portato idee innovative nella psichiatria italiana, come la testistica più avanzata, il biofeedback, la psicosomatica scientifica, in particolare la ricerca sullo stress e discipline annesse come la psiconeuroendocrinologia e la psicoimmunologia, lo studio dell'effetto placebo e della sua biologia (per primo si è occupato della sua neuroendocrinologia) e, infine, la psicofarmacologia inserita in una prospettiva neurobiologica.