Почитание святого мученика в Русской Православной Церкви известно уже с ХII века. Князь Изяслав, в крещении Пантелеимон, сын святого Мстислава Великого, имел изображение великомученика Пантелеимона на своем шлеме. Заступлением святого он остался жив в войну 1151 года. В день памяти великомученика Пантелеимона русские войска одержали две морские победы над шведами (в 1714 году при Гангаузе, в 1720 году при Гренгаме).

Великомученик Пантелеимон почитается в Православной Церкви как грозный святой, покровитель воинов. Эта сторона почитания раскрывает его первое имя Пантолеон, что значит «лев во всем». Второе имя, данное при Крещении, – Пантелеимон, то есть «всемилостивый», раскрывается из почитания великомученика как целителя. У западных христиан он считается покровителем врачей. Связь этих двух покровительств святого хорошо видна из того, что воины, чаще других получающие раны, больше всех нуждаются во враче-целителе. Именно поэтому христиане, ведущие брань духовную, также прибегают к этому святому с просьбой исцелить язвы души.

Имя святого великомученика и целителя Пантелеимона призывается при совершении таинства Елеосвящения, освящения воды и в молитве за немощного.

День памяти святого великомученика и целителя Пантелеимона в Русской обители на Афоне является храмовым праздником. Предпразднство начинается за 8 дней до праздника, в которые после вечерни поются молебные каноны на 8 гласов, причем для каждого дня имеется особый канон. Второй день праздника – ктиторский день. В самый день праздника после вечерни соборне совершается панихида по почившим строителям и благодетелям обители, освящается и раздается коливо (кутия). Припевы на 9-й песни канона великомученику и целителю Пантелеимону по рукописной афонской службе напечатаны в «Журнале Московской Патриархии» (1975, № 3, С. 45–47).