Село Серегово, расположенное на реке Вымь, известно с XVI века как центр солеваренного промысла. Первые упоминания о селе связаны с родом солепромышленника Афанасия Владимировича Строганова, получившего в 1582 году грамоту от царя Ивана IV на освоение этих земель. В 1637 году промысел перешел к Даниле Панкратьеву, при котором в 1678 году были построены две деревянные церкви: во имя Пресвятой Богородицы «Неопалимая Купина» и Николая Чудотворца.
В 1768 году купцами Рыбниковыми в Серегово был возведен каменный двухэтажный храм Успения Божией Матери с колокольней и четырьмя престолами. Храм стал духовным центром села, где проводились крестные ходы к обетным крестам, сохранившимся с XVII–XVIII веков. Один из крестов, установленный в 1684 году, связан с конфликтом между владельцем завода Панкратьевым и стрельцами Соловецкого монастыря.
В советский период храм Успения Божией Матери был закрыт, а его здание использовалось для хозяйственных нужд. В постсоветское время в Серегово возобновилась церковная жизнь, и был освящен храм в честь святого великомученика и целителя Пантелеимона. Исторически святой Пантелеимон почитается как врач, получивший от Бога дар исцеления после принятия христианства. Его мощи хранятся в Русском Афонском Свято-Пантелеймоновском монастыре.
При храме действовали церковно-приходская школа и библиотека. Традиции солеварения, сохранившиеся в Серегово с XVI века, и духовное наследие православия остаются важной частью истории села. В 2000-х годах в храме проводились молебны у обетных крестов, что связано с местными преданиями о их чудотворной силе.