המאמץ הרציני הראשון להקמת נתיב מים רציף דרך פנמה החל עם הצרפתים בשנת 1880, אך משברים כלכליים והתפרצות מחלות הובילו לכישלון הפרויקט. לאחר שקיבלה את עצמאותה בשנת 1903, פנמה חתמה על הסכם עם ארצות הברית לבניית התעלה, אשר הושלמה על ידי ארה"ב ב-15 באוגוסט 1914, ונוהלה על ידה עד 1999.
ב-31 בדצמבר 1999, פנמה נטלה לידיה את השליטה המלאה על הפעלת, ניהול ותחזוקת תעלת פנמה, בהתאם להסכמי טוריחוס-קרטר, שנחתמו עם ארצות הברית בשנת 1977.
נתיב המים מנוהל כיום על ידי רשות תעלת פנמה (ACP, ראשי התיבות בספרדית), גוף ממשלתי אוטונומי.
תעלת פנמה משמשת כקיצור דרך ימי, החוסך זמן ועלויות בהובלת כל סוגי הסחורות. נתיב המים, שאורכו 80 קילומטרים, מחבר בין האוקיינוס האטלנטי לאוקיינוס השקט באחת הנקודות הצרות ביותר ביבשת אמריקה.
מאז פתיחתה בשנת 1914, חצו את תעלת פנמה למעלה ממיליון אוניות מרחבי העולם. את ציון הדרך ההיסטורי – המעבר המיליון – רשמה האונייה Fortune Plum, שחצתה את התעלה ב-4 בספטמבר 2010.
נתיב המים הבין-אוקייני פועל באמצעות מערכת תאי שייט (לוקים) דו-נתיבית, המשמשת כמעלית מים ענקית. מערכת זו מעלה את האוניות מגובה פני הים לגובה של 26 מטרים, עד לרמת אגם גאטון, ומאפשרת להן לחצות את קו פרשת המים היבשתי. עם השלמת המעבר, האוניות מורדות בחזרה לגובה פני הים בצדו השני של האיסתמוס, ומשלימות את חציית התעלה.
המים המשמשים להעלאת והורדת האוניות בכל מערך תאי השייט נשאבים מאגם גאטון בכוח הכבידה ומוזרמים באופן מבוקר דרך מערכת תעלות תת-קרקעיות מרכזית. מערכת זו מתפרסת מתחת ללשכות התאים, ומובילה מים מהקירות הצדדיים ומהקיר המרכזי,
תוכנית הרחבת תעלת פנמה יצאה לדרך בספטמבר 2007, במטרה להכפיל את קיבולת התעלה ולהתאים אותה לדרישות הסחר הימי העולמי ההולך וגדל. מדובר בפרויקט התשתית הגדול והמשמעותי ביותר שבוצע בתעלה מאז הקמתה.
העבודות כללו בניית נתיב שלישי, שאיפשר מעבר של אוניות גדולות משמעותית, מה שהביא להכפלת קיבולת התעלה, ייעול תהליכי השינוע הימי, שיפור הכלכלות הגדולות, ופתיחת שווקים חדשים ברחבי העולם.