我国首批箭载、星载太空探测仪的设计研制、卫星轨道计算；参加我国第一、第二颗人造卫星的总体设计和卫星系列规划制订，“
东方红一号”卫星总体设计组副组长（“东方红一号” 卫星是中国的第一颗人造卫星，由以
钱学森、潘厚仁为中心的
中国空间技术研究院研制，当时共做了五颗样星，结果第一颗卫星就发射成功。）；
曾受聘为国家科委“空间专家组”
专家，开展了中美、中德太空科学与应用的合作交流。退休前为中国科学院“空间科学与应用总体部”副主任兼“载人航天工程应用系统”副总指挥。现为 “
中国空间科学学会”理事；CNCOSPAR副秘书长；“
中国空间法学会”常务理事兼副秘书长，中国空间科学学会科普委员会副主任等。在国内、外会议及刊物上发表了60余篇论文、报告及多种专著、译著。发表科普文章10余篇。所参加和负责的工作曾获七项国家和中科院成果奖。获全国科普先进个人奖。
近年来，潘厚仁在全国各地做《太空人的衣食住行》等科普讲座，幽默睿智的话语引起广大师生对太空科技的浓厚兴趣，并且展出了一些他与
杨利伟等对媒体禁止公布的珍贵私密照片。