С ноября 1853 года Панфилов командовал отрядом пароходофрегатов и участвовал с ним в Синопском сражении. Пароходофрегаты «Одесса» под флагом вице-адмирала В.А. Корнилова, «Крым» под флагом контр-адмирала А.И. Панфилова и «Херсонес» в самый разгар сражения огибали полуостров, за которым скрывалась Синопская бухта, и погнались за уходившим в море пароходом «Таиф»1
. Так как неприятель имел большую скорость, только пароходофрегат «Одесса» смог обменяться с ним выстрелами.В рапорте об участии отряда пароходов В.А. Корнилов сообщал А.С. Меншикову, что пробовал перехватить путь неприятельскому пароходу, однако перестрелка с ним «Одессы» не дала заметных результатов, снаряды «Крыма» не долетали. Так как быстроходный турецкий пароход скрылся в пелене дождя, Корнилов вернулся на рейд Синопа. К вечеру пароходы присоединились к эскадре на рейде1345
1346. Они занимались тем, что отводили далее от полыхавших неприятельских судов корабли Черноморского флота. В полночь «Крым» вывел на глубину турецкий фрегат, надеясь его спасти, но тот был так поврежден, что пароходу пришлось его отбуксировать к берегу и сжечь1347.При возвращении в Севастополь Панфилову было поручено с «Крымом» и двумя фрегатами сопровождать наиболее пострадавший в бою корабль «Императрица Мария». Пароходы отряда, включая прибывший после сражения «Громоносец», буксировали из Синопа другие поврежденные корабли. Начальник штаба флота просил не исключать Панфилова и офицеров пароходов из числа отличившихся1348
.В одном из приказов с объявлением благодарности участникам сражения П.С. Нахимов писал и морякам пароходов: «Пароходы, пришедшие во время самого сражения с генерал-адъютантом Корниловым и начальником пароходного отряда контр-адмиралом Панфиловым, содействовали весьма много к последнему истреблению турецкого флота. Окончательное же действие пароходов — вывод флота из Синопа с поврежденным рангоутом при огромной зыби и ввод его в Севастополь, выказали как глубокие сведения флагмана, командиров пароходов, так и готовность их на всякий высокий подвиг. Изъявляю им глубокую мою признательность за действие их и прошу представить мне офицеров, которые более им содействовали»1349
.К Синопскому сражению Панфилов имел ордена Св. Станислава II степени, Св. Георгия IV класса за 25 лет, Св. Анны II степени с короной и знак отличия за 25 лет. Нахимов представил его к ордену Св. Станислава I степени «за отличную храбрость в сражении с неприятельским пароходом, благоразумные распоряжения и быстрые исполнения оных при окончательном истреблении пароходами неприятельских судов и при отводе в Севастополь сильно избитого корабля « Императрица Мария»1
.После возвращения в Севастополь пароходный отряд продолжал активно действовать. Утром 5 декабря 1853 года Панфилов с пароходами «Крым», «Одесса» и «Херсонес» вышел к Батуму, чтобы перехватить три турецких парохода, угрожавших укреплениям на Кавказе1350
1351. Он плавал с пароходами «по Черноморской береговой линии» и у берегов Анатолии для осмотра турецких портов. 28 ноября его наградили орденом Св. Владимира III степени с мечами1352.И зимой пароходы оставались наиболее активной частью флота.
15 декабря пароходы «Громоносец» и «Дунай» назначили по очереди ночами дежурить у входа на рейд под парами1353
. 25 декабря после прихода к Севастополю английского пароходофрегата «Retribution» «Крым» выслали для разведки за Херсонес, а «Дунай» — в Одессу с письмами. К утру «Крым» возвратился, не встретив неприятельских кораблей1354. «Владимир» проходил ремонт и был готов только в феврале 1854 года;16 февраля его с «Херсонесом» выслали навстречу союзным пароходам, подходившим к Севастополю1355
.В боевом расписании Черноморского флота для обороны Севастополя от 17 февраля 1854 года Корнилов поручил в ведение Панфилову эскадру пароходофрегатов; до того он командовал второй гаванной линией1356
. В феврале шесть пароходофрегатов («Владимир», «Херсонес», «Одесса», «Бессарабия», «Крым», «Громоносец») стояли среди рейда; Панфилов держал свой флаг на пароходе «Крым». Пароходофрегаты должны были стрелять из бомбических орудий вдоль рейда, а в случае прорыва неприятеля через боны — уходить за линию кораблей Нахимова1357.24 февраля Панфилов получил приказ с пароходофрегатами «Херсонес», «Одесса» и «Крым» приготовиться выступить к Одессе, но фактически он должен был направиться для снятия войск из укреплений Кавказской береговой линии, гарнизоны которых оказались под угрозой1358
.Имея флаг на пароходофрегате «Крым», с отрядом пароходов и транспортов Панфилов эвакуировал гарнизоны Черноморской береговой линии1
. Задачу Панфилов выполнил успешно: снял гарнизоны оставляемых постов, хотя на Черном море крейсировали корабли союзников.В середине мая было налажено крейсирование в море трех смен по два корабля, два фрегата и два парохода для практики экипажей; третьей сменой командовал Панфилов1359
1360.