Από το ρόστερ της περσινής περιόδου παρέμειναν μόνο η αρχηγός Σοφία Κοσμά και η Εβίτα Λεωνίδου, ενώ προβιβάστηκαν στη γυναικεία ομάδα οι νεαρές Διονυσία Γιανναρά και Ελένη Τζαφέρη. Στον πάγκο της ομάδας ήρθε ο έμπειρος προπονητής Γιώργος Δερμάτης, ο οποίος έκανε εννιά συνολικά προσθήκες, μεταξύ αυτών και τριών ξένων αθλητριών.
Αποκτήθηκε η Σλοβάκα ακραία Ρομάνα Χουντέκοβα, η Βουλγάρα πασαδόρος Πολίνα Νεΐκοβα και η Κουβανή κεντρική Ρέιτσελ Πέρεζ Σάντσεζ. Η μεταγραφή του καλοκαιριού όμως ήταν η διεθνής ακραία Εύα Χαντάβα, η οποία μετά από δύο χρόνια στον Π.Α.Ο.Κ. μετακόμισε στην Αθήνα για να ανεβάσει επίπεδο τον Παναθηναϊκό.
Στο κλειστό του Αγίου Θωμά θα αγωνίζονται επίσης τη νέα σεζόν η Ναταλία Μεταξά που επέστρεψε στον σύλλογο μετά από 5 χρόνια, η ακραία Ελένη Βαλληνδρά, η κεντρική Ιωάννα Κασδοβασίλη, η πασαδόρος Κωνσταντίνα Πασσιά και η διαγώνια Μαρία Τσιτσιγιάννη.
| ΠΑΝΑΘΗΝΑΪΚΟΣ Α.Ο. 2020-2021 | |||||
| ΦΑΝΕΛΑ | ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ | ΘΕΣΗ | ΗΜ. ΓΕΝΝΗΣΗΣ | ΥΨΟΣ | ΟΜΑΔΑ 2019-20 |
| 1 | Ρομάνα Χουντέκοβα (Σλοβακία) | Ακραία | 21/9/1993 | 1.78 | Άστορ (Ιταλία) |
| 2 | Ελένη Βαλληνδρά | Ακραία | 13/6/2000 | 1.75 | Α.Μ.Σ. Φιλωτιού |
| 3 | Σοφία Κοσμά | Ακραία | 15/11/1993 | 1.80 | Παναθηναϊκός Α.Ο. |
| 4 | Πολίνα Νεΐκοβα (Βουλγαρία) | Πασαδόρος | 7/10/1998 | 1.82 | ΤΣΚΑ Σόφιας (Βουλγαρία) |
| 5 | Ιωάννα Κασδοβασίλη | Κεντρική | 13/5/1997 | 1.81 | Α.Γ.Σ. Άρτεμις |
| 6 | Εβίτα Λεωνίδου | Λίμπερο | 24/10/2000 | 1.76 | Παναθηναϊκός Α.Ο. |
| 7 | Κωνσταντίνα Πασσιά | Πασαδόρος | 30/10/1993 | 1.76 | Γ.Σ. Ηλιούπολης |
| 10 | Ελένη Τζαφέρη | Λίμπερο | 17/6/2002 | 1.68 | Παναθηναϊκός Α.Ο. |
| 11 | Μαρία Τσιτσιγιάννη | Διαγώνια | 20/11/2000 | 1.87 | Α.Ο. Μαρκοπούλου |
| 12 | Ευαγγελία Χαντάβα | Ακραία | 26/10/1990 | 1.86 | Π.Α.Ο.Κ. |
| 13 | Διονυσία Γιαννάρα | Κεντρική | 11/6/2002 | 1.78 | Παναθηναϊκός Α.Ο. |
| 14 | Ναταλία Μεταξά | Κεντρική | 8/6/1993 | 1.82 | Α.Ο.Φ. Πορφύρας |
| 15 | Ρέιτσελ Σάντσεζ Πέρεζ (Κούβα) | Διαγώνια | 9/1/1989 | 1.91 | Ιλμπανκ (Τουρκία) |
| Προπονητής: Γιώργος Δερμάτης | |||||
| Βοηθοί προπονητές: Άγκι Μπάμπουλι, Μαρίνος Κοσμάς | |||||
| Στατιστικολόγος: Γιάννης Πριόβολος | |||||
| Τιμ μάνατζερ: Χρήστος Κυριζάκης | |||||
| Έφορος: Χρήστος Κυριζάκης | |||||
| Φυσιοθεραπευτής: Βασίλης Αγγέλου | |||||