Свято-Пантелеимонов мужской монастырь в Петропавловске-Камчатском основан в 2000 году как монашеская община по благословению архиепископа Петропавловского и Камчатского Игнатия (Пологрудова). Первые насельники поселились в частном доме, переданном епархии в районе Сероглазка. В 2002 году городские власти выделили общине территорию на Сопке Связи, где до революции располагалась часовня во имя святых мучениц Веры, Надежды, Любови и матери их Софии, построенная в 1885 году у братской могилы защитников Петропавловска от англо-французской эскадры.
В 2004 году во время паломничества на Святую Гору Афон епископ Игнатий совершил монашеский постриг двух послушников, принявших имена Антоний и Пантелеимон. В 2005 году братия приступила к реконструкции здания бывшей часовни, которое было преобразовано в храм во имя великомученика и целителя Пантелеимона. Освящение престола состоялось в 2008 году.
26 декабря 2006 года Священный Синод Русской Православной Церкви принял решение об официальном учреждении монастыря. Указ об образовании Свято-Пантелеимонова мужского монастыря был подписан 7 января 2007 года. В 2011 году при монастыре создан миссионерский центр по образцу дореволюционной камчатской практики.
На территории монастыря ведется строительство Камчатского Морского собора во имя Архистратига Божия Михаила в память о погибших моряках и рыбаках. Закладной камень был освящен в 2013 году. В монастыре имеется мироточивая икона Божией Матери «Неупиваемая Чаша», факт мироточения которой был засвидетельствован специальной комиссией в 2012 году.
Монастырь имеет скит Всех Святых в окрестностях поселка Термальный, где насельники занимаются земледелием. При обители действует воскресная школа и сестричество милосердия. По состоянию на 2019 год в монастыре проживало около 20 насельников.