Строительство храма началось в августе 1998 года по инициативе медицинского персонала и пациентов Центральной районной больницы Мытищи, а также местных жителей. Настоятелем строительства был иеромонах Евмений (Лагутин). Архитектурным прототипом храма послужил Димитриевский собор города Владимира, что отразилось в его внешнем облике.
1 октября 2001 года в только что построенном храме была отслужена первая Божественная литургия. В июле 2002 года на куполе был установлен крест, завершивший внешнее оформление здания. Храм представляет собой кирпичное сооружение в русском архитектурном стиле, с характерными для него элементами и пропорциями.
Пантелеимоновский храм имеет статус самостоятельного прихода и входит в состав Сергиево-Посадской епархии Русской Православной Церкви. Он активно участвует в жизни города, организуя различные мероприятия и предоставляя духовную поддержку населению. При храме действует воскресная школа, где проводятся занятия для детей и взрослых, направленные на углубление знаний православной веры и традиций.
Внутреннее убранство храма отличается строгостью и торжественностью. Иконостас и росписи отражают традиции русской церковной живописи. Особое внимание уделено созданию атмосферы уюта и молитвенного настроения для прихожан.
Пантелеимоновский храм активно сотрудничает с медицинским учреждением, при котором он был основан. Священники храма регулярно совершают таинства и обряды для пациентов и персонала больницы, оказывая духовную поддержку и утешение.
В настоящее время храм продолжает свою деятельность, привлекая все больше людей к православной вере и культуре.