Pan Zili nació en la aldea de Zaoyuan, condado de Huaxian, en la provincia de Shaanxi. A los 17 años, se unió al batallón de artillería de la Brigada Mixta de Shaanxi. Al año siguiente, se matriculó en la escuela secundaria de Xianlin. Recibió la influencia de los primeros revolucionarios de Shaanxi, como Wei Yechu y Wang Fusheng, y se unió a la Liga de la Juventud Socialista China en 1923. Tras el estallido del Movimiento 30 de Mayo en 1925, Pan Zili organizó a los jóvenes para que participaran en manifestaciones antiimperialistas; posteriormente, el Partido Comunista de China (PCCh) le encargó dirigir movimientos juveniles y militares en Shaanxi y Henan.

En octubre de 1925, Pan Zili fue enviado a estudiar a la Unión Soviética en la Universidad Sun Yat-sen en Moscú; y en enero de 1926, se convirtió en miembro del Partido Comunista de China. Después de regresar a China en mayo de 1927, participó en el movimiento juvenil, el movimiento agrícola y el movimiento militar del Partido Comunista Chino en Xi'an, Weinan y otros lugares; sirvió como ministro de propaganda de la Asociación de Agricultores del Condado de Changan, Shaanxi, secretario interino y ministro de propaganda del Comité Provincial del Partido de Shaanxi de la Liga de la Juventud Comunista, y secretario del Comité Municipal del Partido de Xi'an, Comisionado Especial del Camino Oriental del Comité Provincial del Partido de Shaanxi y Secretario del Comité del Partido del Condado de Weinan y otros cargos. Después del fracaso de la primera cooperación entre el Kuomintang y el Partido Comunista, en enero de 1928, Pan Zili sirvió como Secretario interino del Comité Permanente Provincial del Partido en Shaanxi.

Tras escapar con éxito de la prisión en octubre de 1930, perdió contacto con la organización del PCCh. En 1931, con el apoyo de Yang Hucheng, fue a estudiar a Francia; y en 1932 se trasladó al Reino Unido para participar en el trabajo del Grupo de Lengua China del Partido Comunista Británico; aunque en mayo de 1933 regresó a China. En 1935, el Ejército Rojo de los Cuatro Frentes se encontró en el norte de Sichuan, sirvió como oficial en el Departamento Político General y participó en la Gran Marcha. En septiembre de 1936, Pan Zili se reincorporó al Partido Comunista de China y sirvió como instructor político en la Universidad del Ejército Rojo; tras el Incidente de Xi'an, fue transferido al Comité Directivo del Movimiento Popular del Noroeste como Ministro del Departamento de Organización; posteriormente, fue Ministro del Departamento de Propaganda del Comité Provincial del Partido de Shaanxi.

Durante la Guerra civil china y la siguiente Guerra sino-japonesa, Pan Zili trabajó en la zona fronteriza de Jinchaji durante mucho tiempo; sirvió como ministro de propaganda y subdirector del departamento político de la Región Militar de Jinchaji, director del departamento político del Ejército de Campaña de Jinchaji y director del departamento político del Segundo Cuerpo de Ejército de la Región Militar del Norte de China; director del departamento político, comisario político adjunto y director del departamento político del XIX Cuerpo del Ejército Popular de Liberación; participó en las batallas de Pingjin, Taiyuan, Fumei, Lanzhou; y en septiembre de 1949, entró a Ningxia con su ejército.^[1]​

Pan fue el primer secretario del Comité del Partido Comunista Chino de Ningxia y presidente de la Presidente de la Región Autónoma de Ningxia entre 1949 y 1952, así como secretario del Comité Provincial de Shaanxi del Partido Comunista entre 1952 y 1955. Fue embajador de China en Corea del Norte (1955-1956), Nepal y la India (1956-1962) y la Unión Soviética (1962-1966).^[2]​ Fue delegado de las I y III convocatorias de la Asamblea Popular Nacional de China.

En septiembre de 1956, fue elegido miembro suplente del Octavo Comité Central del Partido Comunista de China.

Tras el inicio de la Revolución Cultural, Pan Zili fue objeto de críticas y fue arrestado. Falleció el 22 de mayo de 1972 en la Escuela de Cuadros 7 de Mayo del condado de Huo, provincia de Shanxi. En febrero de 1979, el Comité Central del Partido Comunista de China rehabilitó a Pan Zili y celebró un servicio conmemorativo en Pekín. En ese momento, Deng Xiaoping y otros enviaron coronas de flores, y Li Xiannian y otros asistieron a su funeral.