Di origini sarde, debutta ai microfoni della Radio Vaticana nel 1949 interpretando il ruolo di Gesù bambino. Celebre doppiatore, ha prestato la sua voce soprattutto a Dean Stockwell , Vic Morrow  e a Rod Taylor ma anche a Gérard Depardieu a Fabio Testi , nonché ai personaggi di Pinocchio e Peter Pan nei film d'animazione di Walt Disney. Per la televisione, ha doppiato Erland Josephson, Partecipa giovanissimo ad alcune trasmissioni radiofoniche del dopoguerra in programmi dedicati ai ragazzi, nel 1949 1950 fa parte del programma mattutino giornaliero Casa serena, dedicato alle donne e alle famiglie, legge le lettere degli ascoltatori, e le relative risposte.Nel 1951 entra a far parte della Compagnia di Prosa della Rai di Roma, come attor giovane, lavora a diversi radiodrammi e commedie, anche se in parti secondarie. Per il cinema, in cui esordisce nel 1953 (Viale della speranza, ha lavorato talvolta anche con registi del calibro di Luchino Visconti, Valerio Zurlini, Nanni Loy e Mauro Bolognini, caratterizzando personaggi per lo più di secondo piano. La sua ultima interpretazione risale al 2002, nel film Pinocchio di Roberto Benigni. Sul palcoscenico debutta nel 1955 come attor giovane, con Tè e simpatia, dove costruisce il cliché del personaggio del giovanotto biondo, affascinante e di non specchiata moralità, che lo accompagnerà per diverso tempo. Raggiunge la piena maturità artistica verso la fine degli anni cinquanta, sotto la direzione di Luchino Visconti, poi negli anni sessanta, diretto da Luca Ronconi ai suoi esordi nelle recite goldoniane messe in scena nel cortile del Palazzo ducale di Urbino, quindi con Giorgio Strehler al Piccolo Teatro di Milano.Negli anni settanta lo vediamo protagonista di alcuni spettacoli memorabili sotto la direzione di Aldo Trionfo al Teatro Stabile di Torino, primo fra tutti Puntila e il suo servo Matti di Brecht, accanto a Tino Buazzelli, dove interpreta in maniera spigliata il servo in livrea inappuntabile, costantemente impegnato a lucidare la lussuosa automobile del padrone, poi nel Peer Gynt di Ibsen, dove recita su un cavallo a dondolo. Negli anni ottanta e novanta si riconferma attore di vaglia in diversi spettacoli,  e soprattutto nel classico di Anton Cechov Il gabbiano, portato in tournée per tre anni, dal 1998 al 2000. L'ultima sua apparizione, nel 2004, è nella pièce Visiting Mr Green di Jeff Baron, recitata sino a pochi giorni prima della scomparsa. Nel 1960 si aggiudicò il prestigioso premio Maschera d'argento. In televisione debutta agli albori, nel 1954, partecipando al primo sceneggiato italiano, Il dottor Antonio , ma la grande popolarità arriva negli anni sessanta e settanta con le numerose riduzioni di classici della letteratura, con Anton Giulio Majano, Daniele D'Anza e soprattutto con Sandro Bolchi. Le sue interpretazioni più celebri sono nel 1963, con la trasposizione del romanzo di Riccardo Bacchelli Il mulino del Po, per il quale ricevette un premio come attore televisivo dell'anno, quindi nel 1969 con I fratelli Karamazov di Dostoevskij, dove interpretò Dimitri con vigorosa e notevole intensità drammatica e lo rese celebre presso il grande pubblico televisivo e particolarmente amato da quello femminile. Molto popolare anche la sua interpretazione televisiva di Bel Amí, personaggio di simpatica canaglia che si addiceva molto al temperamento di Pani. L'ultima sua apparizione avvenne nel 2003, quando recitò in un episodio della mini-serie intitolata Un caso di coscienza. Da ricordare nel 1989 la sua unica partecipazione a un varietà televisivo, Finalmente venerdì!, accanto a Johnny Dorelli, Gloria Guida ed Heather Parisi. Negli anni sessanta, dalla sua chiacchieratissima unione sentimentale con la cantante Mina (che all'epoca provocò uno scandalo di vastissime proporzioni, poiché l'attore era già sposato dal 1959 con la collega Renata Monteduro) nacque il figlio Massimiliano, conosciuto ed apprezzato arrangiatore e compositore musicale, nonché presentatore televisivo. Dopo il divorzio dalla Monteduro, si sposò una seconda volta nel 1997 con Nadia Srebernik.

Nel 2005 ha ricevuto il Premio Gassman alla carriera.

Muore a Roma il 2 marzo del 2005, dopo una lunga malattia