Cette espèce, très menacée, figure sur la liste des espèces de l'Annexe I du CITES (Convention sur le commerce international des espèces de faune et de flore sauvages menacées d'extinction, dite convention de Washington).
Environ 1 600 pandas vivent encore en pleine nature. Leur habitat se réduit sans cesse, car les hommes abattent de plus en plus les forêts pour le bois et l'agriculture, et il reste donc de moins en moins de bambous. De plus, les pandas géants sont parfois tués pour leur pelage ou meurent dans des pièges qui ont été placés pour attraper d'autres animaux.
Le bambou lui-même représente un problème pour la survie des pandas géants. Une fois que le bambou fleurit - tous les 10 à 100 ans - il meurt, et il faut compter dix ans avant que de nouvelles pousses aient une taille suffisante pour servir de nourriture. Parfois, des forêts entières de bambous disparaissent ainsi et le panda n'a plus de quoi se nourrir.
La fragmentation de leur habitat est particulièrement dangereuse pour les pandas, vu qu'ils doivent s'adapter aux cycles de vie des bambous. De petites populations isolées de pandas géants, dont le régime alimentaire se compose quasi exclusivement de diverses variétés de bambou que l'on trouve dans les hautes régions montagneuses, sont confrontées à un risque de croisements d'animaux de même souche. De tels croisements réduisent la résistance aux maladies, l'adaptabilité aux changements environnementaux et les taux de reproduction.
Plusieurs projets de protection ont été mis sur pied, comprenant entre autres la création de 33 réserves réparties dans les provinces de Sichuan, Gansu et Shaanxi, en Chine, à l’est du plateau tibétain, où vivent les pandas géants.
Les programmes de protection du panda englobent aussi la formation de gardes spécialisés dans la lutte contre le braconnage, la mise au point de plans de gestion pour toutes les réserves, nouvelles et existantes, et la poursuite de l’étude des pandas sur le terrain.
Les Pandas géants font l'objet d'un important programme d'élevage en captivité en Chine, et dans une moindre mesure dans d'autres pays. Les scientifiques chinois ont développé des techniques de fécondation artificielle pour contourner le principal problème concernant la reproduction des pandas géants : le fait que ceux-ci ne soient naturellement en chaleur que quelques jours par an.
« En 2005, 21 pandas, nés à la suite d'inséminations artificielles, ont survécu en Chine. »
Hors de Chine, très peu de zoos en détiennent (une dizaine en 2007 dont quatre aux États-Unis et trois au Japon). Dans les années 1970 et 80, plusieurs autres zoos (Paris, Londres, Moscou…) avaient « leur » panda, généralement offert à titre de cadeau diplomatique par la Chine. Depuis 1984, les pandas acquis par des zoos étrangers sont loués par le gouvernement chinois, à un prix très élevé (l'argent allant à un fonds de protection des pandas dans leur milieu naturel, sous la direction de la CITES). De ce fait, très peu de zoos en possèdent, d'autant que le simple entretien de l'animal est très onéreux, et que sa reproduction est exceptionnelle.