Церковь во имя св. Пантелеимона при Троицком монастыре была построена по указу Орловской духовной консистории в 1874 году и освящена в 1875 году. Пятый каменный храм обители был пристроен к выстроенному годом ранее братскому двухэтажному каменному корпусу. Имел следующие размеры: длинна – 8,5 метров, ширина – 5,5 метров, высота – 3,5 метра. В храме имелся деревянный иконостас, в котором с правой стороны находился образ св. Пантелеимона. К храму была пристроена просторная каменная одноэтажная братская трапезная, составляющая с ним единое целое. Вход в церковь был устроен со двора и из трапезной. Во время ремонта в 1891 году стены Пантелеимоновского храма были расписаны священными образами.

После закрытия Троицкого монастыря в 1919 году, братский корпус и храм св. Пантелеимона был передан образованной в стенах обители коммуне. В первые годы помещение церкви использовалось как склад. В 1960-х годах в братском корпусе и пристроенной к нему Пантелеимоновской церкви устроены квартиры. Именно это спасло храм от участи других церквей обители – полного уничтожения. В 2008 году часть помещений бывшего Елецкого Троицкого монастыря была передана Липецкой и Елецкой епархии, после чего в нескольких квартирах бывшего братского корпуса и в Пантелеимоновкой церкви поселилась община монахов.

Использован переработанный материал из книги: Клоков А.Ю., Найдёнов А.А., Новосельцев А.В. «Храмы и монастыри Липецкой и Елецкой епархии. Елец» - Липецк, 2006.