Le projet de l'église a été conçu par l'architecte Fiodor Ivanovitch Afouksenidi, s'inspirant de l'église Saint-André, créée par Bartolomeo Rastrelli à Kiev. L'église de Panteleimon est un bâtiment en brique de forme octogonale avec cinq dômes et un clocher à trois niveaux, ainsi qu'un sous-sol qui reproduit la forme octogonale de l'église.

L'histoire de l'église a commencé en 1999, lorsque les habitants du quartier de Mamaïka ont demandé à l'archimandrite Innocent (Kichkine), doyen des églises du district de Sotchi, de créer une église en l'honneur du guérisseur Panteleimon. L'évêque de Maïkop et d'Armavir, Philaret, a donné sa bénédiction pour l'ouverture de l'église. Grâce aux efforts du père Innocent, une communauté ecclésiastique a été enregistrée. En mai 2000, le prêtre Nicolas Khlinin a été nommé premier recteur de la paroisse. Les premiers services ont eu lieu dans un local temporaire fourni par le sanatorium « Stavropolie », sur le territoire duquel la construction de l'église était prévue. La construction a commencé en janvier 2001, et le 21 février, l'archevêque Isidore (aujourd'hui métropolite de Yekaterinodar et de Kuban) a béni le début des travaux.