Un programme de modernisation de l’infrastructure du canal a été lancé en 1996, pour anticiper la croissance du trafic qui pourrait doubler dans les 50 ans à venir. Les travaux d’élargissement de la passe Gaillard, achevés en novembre 2001, ont permis d’augmenter la largeur de ce tronçon de 152 mètres à un minimum de 192 mètres dans les lignes droites et jusqu’à 222 mètres dans les virages. Deux navires de grande taille peuvent désormais transiter simultanément. En mars 2002 ont été entamés des travaux d’excavation de la voie navigable du lac de Gatun ; le dragage de 6,7 millions de mètres cubes permettra aussi d’augmenter la capacité de stockage d’eau douce disponible à la consommation.
Le projet de développement du trafic conteneurisé devrait permettre à terme la construction de 1500 mètres de quais en eau profonde, équipés de grues « post-panamax », et d’une superficie de stockage des conteneurs de 8,4 hectares sur le terminal à conteneurs de Balboa.