Великомученик Пантелеимон родился в III веке в городе Никомидия, который был в составе Римской империи. Ребёнок получил имя Пантолеон — «во всём лев». Правил на тот момент император Максимиан, который преследовал христиан. Семья будущего святого была знатной, отец придерживался языческой веры, а мать — христианства. Она воспитывала сына во Христе, но рано умерла. Отец отдал сына в языческую школу, а затем — на учёбу к знаменитому врачу Евфросину. Благодаря способностям юношу приблизил к себе сам император.
В этот же период в Никомидии произошли гонения, после которых уцелело всего несколько священников. Среди них был иерей Ермолай. Он заметил благочестивого юношу, пригласил к себе и стал его наставником. Пантолеон часто к нему приходил и слушал, всё сильнее укрепляясь в вере.
В житии святого упоминается, что однажды на улице он увидел мёртвого ребёнка, укушенного змеёй. Пантолеон помолился, после чего ребёнок ожил, а змея погибла. В результате он принял решение принять крещение от Ермолая с именем Пантелеимон («всемилостивый»).
Вскоре он привёл ко Христу своего отца, когда исцелил при нём молитвой слепого. После смерти родителя Пантелеимон раздал всё имущество бедным и посвятил себя безвозмездному врачеванию. Слава о нём разнеслась по всей Никомидии, что вызвало зависть языческих врачей, и они донесли императору, что Пантелеимон — христианин.
Максимиан потребовал от Пантелеимона отречься от Христа. Тот отказался и предложил императору посмотреть, чьими молитвами исцелится тяжелобольной — жрецов или его; язычники-лекари не смогли помочь больному, а когда Пантелеимон обратился ко Христу, страждущий сразу встал на ноги. Разгневанный Максимиан приказал предать святого жестоким мукам. Его, подвешенного на дереве, строгали железными крючьями, жгли свечами, растягивали на колесе, бросали в кипящее олово и в море с камнем на шее, но Господь хранил его невредимым. Его бросили зверям — дикие звери лизали ему ноги, не причиняя вреда. Зрители уверовали и требовали отпустить праведника, но император приказал убить всех, кто славил Христа.

Вскоре он привёл ко Христу своего отца, когда исцелил при нём молитвой слепого. После смерти родителя Пантелеимон раздал всё имущество бедным и посвятил себя безвозмездному врачеванию. Слава о нём разнеслась по всей Никомидии, что вызвало зависть языческих врачей, и они донесли императору, что Пантелеимон — христианин.
Максимиан велел отрубить Пантелеимону голову. Воины пытались нанести удар, но их мечи вдруг стали мягкими. Поражённые чудом, они отказались продолжать казнь, и тогда Пантелеимон начал просить Господа простить воинам их грехи, а ему даровать мученическую смерть. Считается, что, когда голова святого была отсечена, из раны истекло молоко, а стоявшая рядом маслина покрылась целительными плодами. Многие очевидцы уверовали во Христа. Тело святого не сгорело в огне, которому было предано, и с честью было погребено христианами. В одно время с ним мученически погибли его наставник пресвитер Ермолай и его сподвижники.
Глава великомученика хранится в Русском монастыре его имени на Афоне, частицы мощей — по всему миру.