Научные интересы М.И. Панасюка были связаны с физикой космоса: исследованием космической радиации, магнитосфер планет и космических лучей с помощью космических и наземных экспериментов. 

В результате пионерских экспериментальных исследований на спутниках Земли, автором которых является М.И. Панасюк, получены фундаментальные научные результаты: доказана возможность резонансного ускорения ионов в радиационных поясах Земли под действием квазипериодических флуктуаций магнитного поля, определена роль радиальной диффузии частиц радиационных поясов при воздействии флуктуаций электростатического и магнитных полей. Приоритеты в этой области признаны зарубежными специалистами. Широкую международную известность получили инициированные М.И. Панасюком исследования кольцевого тока в магнитосфере, ответственного за генерацию геомагнитных бурь и роли ионосферного кислорода как основного компонента кольцевого тока, определяющего, наряду с протонами солнечной плазмы, энергетику геомагнитных бурь.

М.И. Панасюк – автор уникальных экспериментов по изучению аномальных космических лучей, выполненных на спутниках, которые привели к открытию нового явления в околоземном пространстве – формирования радиационного пояса Земли, состоящего из частиц аномальных космических лучей – и доказательству его связи с нейтральными частицами межзвездного газа.

Под руководством М.И. Панасюка осуществлены четыре международных эксперимента (ATIC) на высотных аэростатах в Антарктике по изучению космических лучей в малоизученном интервале энергий. Он являлся одним из координаторов работ по развиваемому в настоящее время проекту TAIGA – совместной астрофизической обсерватории МГУ и Иркутского университета вблизи озера Байкал, нацеленной на решения широкого круга задач в области гамма-астрономии и физики космических лучей высоких энергий.

М.И. Панасюк инициировал и осуществил с сотрудниками института многочисленные космические эксперименты на спутниках, которые легли в основу Программы космических исследований МГУ им. М.В. Ломоносова. Среди них: спутники "Татьяна-1" (2005) и "Татьяна-2" (2009), в которых были получены экспериментальные результаты по экстремальным явлениям в атмосфере Земли: транзиентным электрическим разрядам в ее верхних слоях. Под его руководством были осуществлены космические эксперименты на борту спутника "Вернов" (2014), связанные с изучением воздействия космической радиации на верхние слои атмосферы и динамики радиационных поясов Земли, и спутника "Нуклон" — по изучению химического состава галактических космических лучей. М.И. Панасюк был научным руководителем экспериментов на борту уникальной астрофизической лаборатории - Российского университетского спутника «Ломоносов» (2016).

Помимо фундаментальных космических исследований, М.И. Панасюк руководил проведением научных и прикладных экспериментов по мониторингу космической радиации на борту российских метеорологических спутников серий "Метеор", "Электро", "Глонасс" и "Космос" и Международной космической станции.

Научные исследования М.И. Панасюка были отмечены премией Минвуза СССР (1985), Ломоносовской премией МГУ (1999). Он был награжден нагрудными знаками «Отличник высшей школы» (1987) и «Заслуженный работник высшей школы РФ» (2005).

М.И. Панасюк вел активную преподавательскую деятельность на физическом факультете МГУ. С 1992г. профессор М.И. Панасюк руководил Отделением ядерной физики физического факультета МГУ, а с 2005 года возглавлял Кафедру физики космоса ОЯФ. Он разработал и читал оригинальные спецкурсы "Введение в космофизику" и «Физика Солнца и солнечно-земных связей» для студентов, специализирующихся в области космической физики. Под его руководством двенадцать аспирантов физического факультета и сотрудников института подготовили и защитили кандидатские диссертации.

М.И. Панасюк являлся председателем диссертационного совета МГУ.01.05, председателем Ученого совета НИИЯФ, членом Ученых советов МГУ и физического факультета МГУ, членом бюро Совета РАН по космосу, Председателем Научного совета РАН по комплексной проблеме "Космические лучи", членом бюро Комитета по космическим исследованиям (COSPAR), председателем рабочей группы «Космическая среда» ИСО, членом многочисленных российских и международных научных сообществ, а также членом редколлегий научных журналов «Космические исследования», «Ядерная физики», «Известия Российской академии наук. Серия физическая» и «Journal of Astrobiology and Outreach».

Михаил Игоревич Панасюк многое сделал для популяризации науки. Он умел просто и доходчиво объяснить самые сложные явления и процессы даже несведущему в космофизике человеку. Много выступал с научно-популярными лекциями, всегда вызывавшими живейший интерес у слушателей, вне зависимости от их подготовки.

Михаил Игоревич с большим интересом и энтузиазмом относился ко всем новым идеям, был всегда готов обсуждать оригинальные и нестандартные подходы к решению проблем, как в науке, так и вне ее. Он уважительно и доброжелательно относился ко всем сотрудникам института, всегда был готов помочь во всех вопросах. Особое внимание Михаил Игоревич уделял молодежи, всегда шел ей навстречу, приветствовал все начинания.

Михаил Игоревич – замечательный ученый и человек, всегда доброжелательный, отличался исключительным талантом вдохновлять нас — своих коллег на большие свершения. Он провел институт через сложные девяностые, под его руководством мы вступили в новую эпоху серьезных преобразований. Конечно, нам всем будет его очень не хватать. Особо хотелось бы сказать о его даре преподавателя. Его уважительное и доброе отношение к студентам навсегда останется примером для преподавателей кафедры и отделения ядерной физики.

Память о Михаиле Игоревиче Панасюке, выдающемся ученом и талантливом руководителе, навсегда сохранится в сердцах тех, кому выпала удача с ним работать или просто общаться. Администрация и сотрудники института выражают глубокие соболезнования родным и близким.