Церква Святого Пантелеймона була побудована в 1885 році на території, де раніше було передмістя Харкова – селище Піски. Згодом селище розросталося, збільшувалася кількість населення, що і привело до необхідності побудови церковної обителі. Перша частина споруди – каркас будівлі, критий залізом, був споруджений в 1883 році. Далі тривали роботи по дереву, здійснювалося покриття золотом, установка центрального іконостасу. Ікони були написані художником М. Ф. Плотніковим, а купцем В. І. Бочаровим були подаровані церкві ікони Святого великомученика Пантелеймона та Святого Миколая в позолочених ризах. Храм був збудований в російськовізантійському стилі з мінімальною кількістю прикрас. У 1898 році архітектор М. І. Ловцов реконструював спорудження, в результаті чого фасад був прикрашений декорованими деталями, над головним входом з’явився купол, а по боках – башточки. За радянської влади храм був закритий, а приміщення віддали під клуб глухонімих, потім під школу, а з 1961 року тут розміщувався склад. У 1982 році приміщення передали спортивному клубу "Динамо" під музей. Повернення святині православній церкві і відновлювальні роботи були розпочаті в 1989 році. З тих пір храм діє за призначенням.