V lednu 1910 přivezl Pankejeva jeho lékař do Vídně, aby se léčil u Freuda. Pankejeff a Freud se mezi únorem 1910 a červencem 1914 a několikrát poté vzájemně setkali, včetně krátké psychoanalýzy v roce 1919. Pankejeffovy „nervové problémy“ zahrnovaly neschopnost vyprázdnit se bez pomoci klystýru a také vysilující deprese. Zpočátku se Pankejeff podle Freuda bránil otevřít se plné analýze, dokud mu Freud nedal roční lhůtu na analýzu, což Pankejeffa přimělo vzdát se odporu.

První Freudovou publikací o „vlčím muži“ byla kniha „Z historie dětské neurózy“ (Aus der Geschichte einer infantilen Neurose), napsaná koncem roku 1914, ale vydaná až v roce 1918. Freudovo pojednání o Pankejeffovi se soustředilo na sen, který měl tento jako velmi malé dítě a který Freudovi popsal:

„Zdálo se mi, že je noc a že ležím v posteli. (Moje postel stála nohama k oknu; před oknem byla řada starých ořechů. Vím, že když se mi ten sen zdál, byla zima a noc). Najednou se okno samo od sebe otevřelo a já s hrůzou uviděl, že na velkém ořechu před oknem sedí nějací bílí vlci. Bylo jich šest nebo sedm. Vlci byli docela bílí a vypadali spíš jako lišky nebo ovčáčtí psi, protože měli velké ocasy jako lišky a měli nastražené uši jako psi, když něčemu věnují pozornost. Ve velké hrůze, zřejmě z toho, že mě vlci sežerou, jsem vykřikl a probudil se. Moje sestra spěchala k mé posteli, aby zjistila, co se mi stalo. Trvalo dost dlouho, než jsem se přesvědčil, že to byl jen sen; měl jsem tak jasný a realistický obraz otevírajícího se okna a vlků sedících na stromě. Nakonec jsem se uklidnil, měl jsem pocit, že jsem unikl nějakému nebezpečí, a znovu jsem usnul.“ (Freud 1918)

Freudova konečná analýza (spolu s Pankejeffovým přispěním) tohoto snu byla taková, že sen byl důsledkem toho, že Pankejeff byl ve velmi mladém věku svědkem „prvotní scény“ – jeho rodiče měli sex a tergo nebo více ferarum („zezadu“ nebo „po psím“). Později v článku Freud vyslovil možnost, že Pankejeff byl místo toho svědkem kopulace mezi zvířaty, která byla jeho rodičům vytěsněna.

Pankejeffův sen sehrál významnou roli ve Freudově teorii psychosexuálního vývoje a spolu s Irminou injekcí (Freudův vlastní sen, který odstartoval analýzu snů) byl jedním z nejdůležitějších snů pro vývoj Freudových teorií. Pankejeff se navíc stal jedním z hlavních případů, které Freud použil k prokázání platnosti psychoanalýzy. Po „Poznámkách k případu obsedantní neurózy“ z roku 1908 (známých také pod zvířecí přezdívkou „Krysí muž“) to byla třetí podrobná případová studie, v níž Freud neanalyzoval sám sebe a která spojila hlavní aspekty katarze, nevědomí, sexuality a analýzy snů, jež Freud předložil ve svých Studiích o hysterii (1895), Výkladu snů (1899) a Třech esejích o teorii sexuality (1905).