Построена в 1738 г. по проекту архитектора И.К.Коробова в память о победах над шведским флотом при Гангуте в 1714 г. и Гренгаме в 1720 г. в день памяти великомученика и целителя Пантелеймона 27 июля.

Больше повезло другому храму, также в свое время предназначенному к сносу, - церкви святого великомученика Пантелеймона. Имя этого святого, христианского врача, подвергнутого казни в 306 г. при императоре Диоклетиане, было широко распространено на Руси. Житие его было одной из любимых книг русского народа. Русский монастырь на Афоне, считающийся вторым после Иерусалима святым местом православного паломничества из России, посвящен этому святому. Сын святого равноапостольного князя Владимира Изяслав в святом крещении носил имя Пантелеймон.

Две величайшие победы русского флота в Северной войне - битва при Гангуте в 1714 г. и решившая исход всей войны битва при Гренгаме в 1720 г. - произошли в день святого Пантелеймона 27 июля (9 августа по н.ст.). Эти победы продемонстрировали всей Европе, что в мире появилась еще одна морская держава - Россия.

Первая деревянная церковь святого Пантелеймона была построена на берегу Фонтанки в 1718 г. В 1735 г. на ее месте по проекту архитектора И.К.Коробова было начато строительство каменного храма, завершенное в 1738 г. До 1784 г. храм относился к Адмиралтейств-коллегии, а затем стал одним из епархиальных храмов. Однокупольный высокий храм, увенчанный луковичной главкой, был одним из самых посещаемых храмов Петербурга. Это одно из самых интересных храмов, построенных в стиле петровского барокко. Стены внутри собора, облицованые искусственным мрамором, были покрыты росписью. Торжественностью и красотой отличался иконостас храма. В 1912 г. храм был отреставрирован, а через два года Военно-историческое общество укрепило на его фасаде мраморные доски с перечнем воинских частей, участвовавших в сражениях при Гангуте и Гренгаме.

В 1934 г. храм собирались снести, но ограничились закрытием его в 1936 г., оставив как памятник архитектуры. Долгое время храм, интерьер которого был разделен перегородками на ряд помещений, использовался различными учреждениями. В конце 80-х годов в здании были проведены реставрационные работы и была сделана запоздалая и неуклюжая попытка приспособить его под музей Гангутской битвы. Но уже в 1991 г. церковь была передана епархии, а с 1994 г. в ней начались службы.