В 1860 году на территории Адмиралтейской больницы существовала деревянная часовня, служившая местом молитвы для пациентов и медицинского персонала. Однако со временем возникла необходимость в более капитальном сооружении. В 1890 году купец первой гильдии Иван Иванович Алафузов пожертвовал средства на строительство новой каменной часовни. Строительство было завершено в конце XIX — начале XX века.
Архитектурно часовня представляет собой кирпичное здание, выполненное в традициях русского православного зодчества. Её внешний облик отличается сдержанностью и гармоничностью форм, что соответствует канонам строительства подобных религиозных объектов того времени.
После революции 1917 года и установления советской власти многие религиозные сооружения подверглись закрытию или переоборудованию под хозяйственные нужды. Однако часовня Пантелеимона Целителя избежала разрушения и сохранилась до наших дней. В советский период здание использовалось в различных целях, не связанных с религиозной деятельностью.
В постсоветское время, с возрождением религиозной жизни в России, часовня была возвращена Русской Православной Церкви. В настоящее время она является подворьем Свято-Вознесенского Макарьевского мужского монастыря. Здесь проводятся регулярные богослужения, а также осуществляется духовное окормление верующих.