9 июня 1993 года иерей Александр Любимов был назначен настоятелем зарождающегося храма Всех святых, в земле Российской просиявших. В это время уже было реконструировано помещение под храм преподобного Даниила Переяславского на Большеволжском городском кладбище, где велись богослужения. Однако с увеличением числа прихожан возникла необходимость в более просторном помещении для проведения служб.
В 1995 году освободилось помещение барачного типа, которое администрация города передала приходу на правах бессрочной аренды. Было принято решение обустроить в этом помещении новый храм. В 1996 году митрополит Крутицкий и Коломенский Ювеналий дал благословение на открытие храма. Освящение престола малым (иерейским) чином провёл тогдашний благочинный протоиерей Александр Пахмутов. С этого момента Пантелеимоновский храм стал основным местом проведения богослужений, а храм преподобного Даниила Переяславского начал функционировать преимущественно как часовня.
С течением времени община прихода росла, и возникла потребность в расширении храмового здания. Настоятель храма инициировал реконструкцию: был приглашён архитектор, начался сбор необходимой документации для осуществления задуманного. В 2008 году храм получил статус самостоятельного прихода с приписным храмом преподобного Даниила.
13 января 2011 года скончался первый настоятель храма протоиерей Александр Любимов. 20 января того же года настоятелем был назначен протоиерей Александр Горбунов, который получил благословение митрополита Ювеналия на реконструкцию храма. 11 ноября 2011 года настоятелем стал иерей Леонид Салтыков. При нём началась активная фаза изменения облика церкви. К началу Великого поста 2015 года была собрана необходимая документация и пройдены все согласования. После Пасхальных праздников того же года началась реконструкция: алтарь был демонтирован и перенесён в помещение бывшей храмовой иконной лавки, где временно проводились богослужения. Также службы проходили в храме преподобного Даниила Переяславского при входе на кладбище. Согласно проекту, здание церкви планировалось выполнить в византийском стиле.
Архитектурно обновлённый храм представляет собой здание в византийском стиле, что подчёркивает его духовное и культурное значение. Внешний облик храма стал более выразительным и соответствующим канонам православной архитектуры.
Пантелеимоновский храм играет важную роль в духовной жизни города Дубны. Он не только является местом проведения регулярных богослужений, но и центром духовного просвещения и социальной активности. При храме действуют различные образовательные и благотворительные программы, направленные на укрепление православной веры и поддержку нуждающихся.
