Роден е на 6 март 1933 г. в с. Лисец, община  Ловеч. През 1951 г. завършва Народна мъжка гимназия „Христо Кърпачев“  с отличен успех. Любовта му към физиката и математиката разпалили учителите Чернокожев и Калчев, които му предавали тези предмети. Учи и завършва физика и метеорология в Софийския университет. Специализира метеорология в СССР (1962-1963, 1973-1974), САЩ (1967-1968), Япония. От 1959 до 2002 г. работи във Физическия факултет на Софийския университет – ръководител катедра „Метеорология и геофизика”, по-късно  декан на физическия  факултет (1979-1983).

Изключително умен и трудолюбив, качества които му помагат успешно да гради кариера в науката. След завършване на аспирантура в БАН е  асистент, доцент  и от 1970 г. – професор. От 1965 г. е Доктор на физическите науки, член-кореспондент  от 1985 г., академик  – 1997 г. Работи в Централната лаборатория за слънчево-земни взаимодействия при БАН (2002-2007), по-късно в Институт по слънчево-земни въздействия – БАН (2002-2008). Бил е заместник -председател на Висшата атестационна комисия при Министерския съвет (1995-1997). Пенсионер е  от 2009 година, но продължава да работи.

Основна тема на изследванията му е теорията на турбулентната динамика в геофизични флуиди (атмосфера, океан). Научната дейност на акад. Панчев е съсредоточена в следните по-важни научни области: физика и динамика на облаците и валежите; полуемпирична и статистическа теория на турбулентността; атмосферна макротурбулентност; динамика на екваториалната атмосфера и вълновите движения и теория на хаоса. Създава множество физико-математически специализирани модели на изучаваните явления и процеси от споменатите области.

Той е преподавател по основни и спецкурсове – обща и динамична метеорология, турбулентност, теория на хаоса и др. и автор на учебници по тях.

Автор е на повече от 250 научни статии и десетки книги на български и чужди езици.  Сред тях са „Теория на хаоса“ (1996), „Физика на атмосферата“, „Основи на атмосферната физика. Обща метеорология“, „Атмосферни явления“, „Динамична метеорология“ (1981), „Случайни функции и турбулентност“ (1965), „Пътят на дъждовната капка“ и др.

Активно работи в областта на съвременните проблеми на обществото – социална динамика, популационна динамика, национална сигурност. Автор на научни доклади изнесени на национални и международни конференции, на учебници по физика за студенти и ученици.

Специализира и чете лекции в чуждестранни университети в Русия, САЩ, Япония, Сърбия и др. Член е на редакционни колегии на научни списания в България, Германия, Унгария, Китай, Индия и др.

Свидетелство за високата оценка на научните постижения на акад. Панчев е и членството му в Американското метеорологично дружество, Английското кралско метеорологично дружество, на Европейската асоциация по математическа физика, Съюз на учените в България.

За дългогодишния си и всеотдаен труд е удостоен със следните награди : Лауреат на „ Димитровска награда ” за наука (1972), медал „100 години международна геофизика” от Международния геофизически комитет при Академия на науките на СССР, за „Човек на годината (1991-1992) в областта на науката” е провъзгласен от Международния биографичен център в Кеймбридж, Великобритания; Академичната награда на БАН за 1998 г. за постижения в популяризиране на науката и книгата „Теория на хаоса”, почетен знак на Софийския университет „Свети Климент Охридски” на синя лента за принос към науката (2002), медал „Марин Дринов” на лента за принос към БАН (2003), „Почетен гражданин на Ловеч”  –  за изключителен принос в българската и световна наука (29 април 2009 г.)  .

На 30 август 2014 г. си отива от нашия свят един известен у нас и в чужбина учен, уважаван преподавател и човек – Стойчо Вълчев Панчев.