Идея создания храма возникла в 1995 году по инициативе организации ликвидаторов Чернобыльской аварии «Союз Чернобыль» и православного центра «Благовест». Целью было создание духовного центра, посвящённого святому великомученику и целителю Пантелеимону, покровителю больных и страждущих. Выбор места для строительства пал на здание бывшего кинотеатра «Колос», расположенного в парке имени Островского.
11 июля 1996 года начались строительные работы по переоборудованию здания под храм. Проект реконструкции был разработан архитектором А. Бучкиным. 9 августа 1996 года, в день памяти святого Пантелеимона, приход был официально зарегистрирован. 3 ноября того же года был выдан антиминс, а 13 апреля 1997 года состоялось освящение храма. Во время строительных работ был обнаружен фундамент церкви, разрушенной в конце 1920-х годов, что придало особое значение новому храму.
В 1998–1999 годах на прилегающей к храму территории было построено здание Ростовского филиала Православного Свято-Тихоновского Богословского института с колокольней, возведённой в честь третьего тысячелетия от Рождества Христова. 20 сентября 1999 года освящение и открытие филиала совершил Святейший Патриарх Алексий II, в честь приезда которого был отлит памятный колокол.
В 2004 году была построена трёхъярусная колокольня, завершившая архитектурный облик храма. Внешний вид здания приобрёл черты традиционного православного культового сооружения с характерными элементами: куполами, арками и росписями. Храм построен из современных строительных материалов, обеспечивающих его долговечность и устойчивость.
В 2020 году, в связи с изменением названия и статуса лечебного учреждения, на территории которого расположен храм, было изменено название прихода и храма. В настоящее время храм функционирует как приход при Национальном медицинском исследовательском центре онкологии города Ростова-на-Дону. Основной направленностью прихода является духовно-просветительская работа среди пациентов и сотрудников медицинского учреждения. При храме действует православный духовно-просветительский центр «Благовест» и воскресная школа.
