Храм в честь великомученика Пантелеимона Целителя в селе Балыктуюль был построен в 1899 году на средства прихожан и пожертвования. Строительство осуществлялось в рамках деятельности Алтайской духовной миссии, занимавшейся христианизацией коренного населения Горного Алтая. Первоначальное здание храма было деревянным, выполненным в традициях русского церковного зодчества.
В первые десятилетия XX века храм оставался действующим, несмотря на сложную политическую обстановку в стране. Главной святыней храма являлась икона Святого Пантелеимона, привезенная со Святой Горы Афон. В советский период, как и большинство культовых сооружений, храм был закрыт и перепрофилирован под светские нужды. Здание использовалось в качестве клуба, что привело к утрате его первоначального облика - были демонтированы колокольня и завершения.
В 1990-х годах храм был возвращен Русской Православной Церкви. Начался процесс его восстановления, в ходе которого были воссозданы утраченные архитектурные элементы. 26 августа 1997 года состоялось великое освящение восстановленного храма. В 2006 году здание пострадало от пожара, после чего было полностью реконструировано с сохранением исторического облика.
Архитектурное решение храма характерно для сельских церквей Алтайского региона конца XIX века. Здание сочетает элементы традиционного русского храмового зодчества с местными строительными традициями. В настоящее время храм представляет собой деревянную постройку, обложенную кирпичом, с восстановленной колокольней и завершениями.
Богослужебная жизнь в храме возобновилась после его восстановления в 1990-х годах. Храм относится к Горноалтайской епархии Русской Православной Церкви. В храме сохраняется преемственность богослужебной традиции, установленной при его основании в конце XIX века.