Zijn politieke en filosofische geschriften trokken de aandacht van de Duitse sociaaldemocratische partij SPD. In 1906 nodigde de SPD Pannekoek uit om naar Berlijn te komen om daar les te geven over de geschiedenis van het materialisme en om te schrijven voor hun politieke tijdschrift. Pannekoek bleef acht jaar in Duitsland. In die acht jaar werd hij een belangrijke theoreticus van het antiautoritaire, revolutionaire socialisme. Toen de Eerste Wereldoorlog begon, werd Pannekoek teruggestuurd naar Nederland.

Voorloper

Terug in Nederland wilde Pannekoek zijn sterrenkundecarrière weer oppakken. In 1918 kwam daarvoor een uitgelezen gelegenheid toen Willem de Sitter hem als zijn assistent-directeur wilde aanstellen bij de Sterrewacht Leiden van de Universiteit Leiden. De Universiteit Leiden was echter een rijksuniversiteit en de nationale overheid hield de benoeming van Pannekoek, die inmiddels een bekende communist was, tegen. Uiteindelijk werd Pannekoek aangesteld bij de Universiteit van Amsterdam. Dat was in die tijd een gemeente-universiteit zonder veel overheidsbemoeienis. In 1921 richtte Pannekoek aan de Universiteit van Amsterdam een nieuw sterrenkundig instituut op. Dat zou de voorloper zijn van het latere Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde.

Melkweg

Pannekoek interesseerde zich in het begin van zijn Amsterdamse periode vooral voor de astronomie van de Melkweg. Hij mat de helderheid van de Melkweg en berekende de afstanden tussen verschillende clusters in de Melkweg.

Zo ontdekte hij dat die clusters verder van elkaar vandaan lagen dan tot dan toe werd gedacht. Als snel begon Pannekoek zich meer toe te leggen op de astrofysica. Hij hielp bij het ontwikkelen van de theorie over het ioniseren van steratmosferen en hij was de eerste die een groeicurve opstelde van een ster. Na zijn pensioen in 1942 richtte Pannekoek zich op de geschiedenis van de sterrenkunde en dan met name op de sociale factoren en verbanden daaromheen.