Начиная со второй половины XIX столетия Харьков начинает быстро развиваться в связи с промышленном переворотом происходившем в то время в империи. Район, где сегодня расположился Свято-Пантелеймоновский храм – Пески, не отставая, развивался вслед за городом. Земля бывших крупных землевладельцев Бердягиных (западнее песчаному подгорью, примыкающему к Университетской горке и саду) начала распродаваться под застройку. Однако один участок этой земли остался незастроенным. На этом месте согласно преданию от удара молнии открылся источник, который молва народная окрестила целебным. К нему стали приходить со всего города и окрестностей.
Идея строительства рядом с источником храма принадлежала местному жителю Г. Г. Федорову, который в 1866 году хлопотал на этот счет и перед правлением Императорского университета и перед самим губернатором Кокошкиным. Однако промышленные преобразования города внесли свои коррективы в его уклад: местное население беднело, в связи с прекращением чумачества, что явилось результатом введения железной дороги; а пришлые поселенцы только начинали проникаться интересами старых жителей.
Строительство храма началось с утверждения Преосвященнейшим Епископом Иустином в мае 1882 года плана строительства. К осени 1883 года «храм был окончен вчерне и покрыт железом». Спустя год, по разрешению строительного отделения Харьковского губернского управления, строится трехъярусная колокольня. В том же году в самом храме производятся отделочные работы, и устанавливается иконостас. Был также установлен главный престол во имя Святого великомученика и Целителя Пантелеимона. Благодаря координации усилий и средств местных жителей района Свято-Пантелеймоновский храм был готов к июлю 1885 года. Благодаря пожертвованиям Е. М. Огненко и многим другим, храм был готов и снабжен всем необходимым для богослужения.
Пантелеймоновский храм действовал вплоть до прихода большевиков, которые в 1920-х годах закрыли его. Пережив войну и оккупацию, храм чудом уцелел до наших дней. Находясь, долгие годы в запущенном состоянии храм возродился лишь в 1990-х годах. К тому времени целебный источник перестал работать и был потерян. Как и в случае с его появлением не обошлось без чудес и на сей раз. Долгое время источник не удавалось найти, однако, при счастливой случайности это случилось. Послужило тому неосторожность рабочего, который уронил лом, тот пробил землю и на этом месте вновь забил чудотворный источник. Сегодня, как и более века назад, местные жители со всего города приезжает к источнику, дабы набрать целебной воды.
Слава Богу, что возродился из руин храм!!! Источник пробился снова. Вера православная сильна,жива!!! Слава в Вышних Богу и на земли мир… Слава Богу за всё!!!