Guido Panerai nam naast de horlogewinkel van zijn opa ook het familiebedrijf van zijn vrouw over, een mechanische werkplaats. Panerai maakte hier gebruik van door zich te specialiseren in instrumenten voor optische en precisietechnieken, zoals vizieren voor geweren. Hiermee viel Panerai in het oog van het Italiaanse ministerie van Defensie en de Koninklijke Marine.
Tot aan het einde van de Tweede Wereldoorlog produceerde Panerai in het geheim verschillende instrumenten, zoals calculators voor torpedolanceringen, onderwaterkompassen en dieptemeters voor duikers.
Zo ontwierp Panerai in 1936 ook een duikhorloge voor de marine, die in 1938 ook werd geproduceerd. Dit was het legendarische “Radiomir” model. Het was een horloge met een grote kast en een waterdichte leren band. Op de wijzerplaat was een laag lichtgevende verf van radium aangebracht, zodat het bij weinig licht nog steeds af te lezen was.
Het design van de Radiomir was erg iconisch, en de basis ervan wordt vandaag de dag nog altijd gebruikt voor de huidige collecties van Panerai horloges. Hierdoor zijn de horloges van Panerai makkelijk te herkennen.