In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts stellte das Gebiet Peski am nördlichen Rand von Charkow eine kleine Siedlung mit 30 Häusern aus Holz und Lehm mit Strohdächern dar. Die Bewohner, hauptsächlich Kleinrussen, betrieben Landwirtschaft und waren Fuhrleute, die Waren zwischen dem Süden und dem Norden transportierten, bis die Eisenbahn kam. Peski grenzten im Osten an den Universitätsberg und den Garten, im Westen an die Ländereien der Bedryagins, im Norden an die Serdyukovs und im Süden an Sümpfe, die später zu einem Viehaufnahmepunkt wurden. Im Laufe der Zeit begann Peski schnell zu wachsen, und die Bauern zogen an andere Orte um. Das einzige unbebaute Grundstück von 784 Quadratmaß wurde für das Universitätsgebäude reserviert, wo sich jetzt der Panteleimon-Tempel befindet. An diesem Ort wurde eine Quelle mit heilendem Wasser entdeckt, und auf Anordnung des Gouverneurs Kokoshkin wurden Brunnen für die Bewohner gegraben.

Mit dem Wachstum der Bevölkerung entstand die Notwendigkeit, Peski zu einer eigenen Gemeinde zu machen. 1866 versuchte G.G. Fedorov, Land für den Bau einer Kirche zu erhalten, aber aufgrund fehlender Mittel und anderer Gründe gelang dies nicht. Die Eisenbahn untergrub das Fuhrwesen, und das Verbot des Gouverneurs, Brot und Heu zu lagern, verschlechterte die Lage. Anfang der 1880er Jahre tauchten einflussreiche Bewohner wie K.N. Zakhariev und N.A. Zheverzheev in der Gegend auf. Im Januar 1882 wurde ein Gesuch an Bischof Justin gerichtet, der die Erlaubnis zum Bau der Kirche erteilte. Die Bewohner sammelten 10.000 Rubel für den Bau.

Am 24. Mai 1882 genehmigte Bischof Justin den Plan der Kirche und ernannte einen Bauausschuss. Am 6. Juni weihte er den Grundstein der Kirche. Der Ausschuss beschloss, das Projekt zu erweitern, indem er zwei Altäre hinzufügte. Die Witwe des Kaufmanns E.M. Ognjenko übernahm die Einrichtung eines der Seitenaltäre. Der Bau ging schnell voran, und bis 1883 waren die Wände errichtet und die Kirche mit Eisen gedeckt. Der Glockenturm wurde in einen dreigeschossigen umgewandelt. Die Inneneinrichtung umfasste Ikonen, die von dem Künstler M.F. Plotnikov gemalt wurden, sowie Spenden von den Anwohnern.

Der Architekt F.I. Danilov entwarf das Projekt im russisch-byzantinischen Stil. In den Jahren 1897-1898 rekonstruierte der Architekt M.I. Lovtsov den Tempel und fügte dekorative Elemente hinzu. Nach der Revolution von 1917 wurde der Tempel geschlossen und als Klub und Schule genutzt. Während des Zweiten Weltkriegs wurden die Gottesdienste wieder aufgenommen, aber 1961 wurde der Tempel erneut geschlossen. 1982 wurde das Gebäude an eine Sportgesellschaft übergeben, aber es wurden keine Reparaturen durchgeführt.

1989 wurde der Tempel an das Erzbistum Charkow zurückgegeben. Metropolit Nikodim hielt die erste Liturgie in dem halbzerstörten Tempel ab. Der Priester Leontiy Tanashkin wurde zum Pfarrer und begann mit der Restaurierung. 1990 wurden die Glocken geweiht, und 1991 der Hauptaltar. 1992 wurde die verlorene Quelle gefunden, und das Gebiet um sie wurde verschönert. 1995 kam der Pfarrer Leontiy Tanashkin tragisch ums Leben.

Am 26. Mai 1995 wurde der Protopriester Nikolai Ternovetsky zum Pfarrer. Die Restaurierung des Tempels wurde fortgesetzt, und bis 1999 waren alle Arbeiten abgeschlossen. Im Jahr 2000 wurde dem Tempel das Haus des ersten Pfarrers zurückgegeben, das restauriert wurde und Teil des architektonischen Ensembles wurde.