Храм в честь великомученика и целителя Пантелеимона в Тамбове был построен благодаря усилиям благотворителя К.В. Болдырева и при поддержке главного врача Городской больницы имени архиепископа Луки, А.А. Баранова. Освящение храма провел епископ Тамбовский и Мичуринский Феодосий 9 августа 2010 года, в день памяти великомученика Пантелеимона. Храм находится на территории Городской больницы № 2 имени архиепископа Луки. Рядом с храмом установлен памятник святителю Луке Войно-Ясенецкому, который, находясь на Тамбовской кафедре, внес значительный вклад в медицинскую и духовную жизнь местной общины.

Церковь при больнице имени Святого Луки Войно-Ясенецкого представляет собой небольшое кубическое здание с трехлопастными фасадами и большой полукруглой апсидой. Главка храма установлена на двух барабанах, сужающихся кверху. Закладка здания состоялась в 1998 году при участии Патриарха Алексия II, а освящение провел Архиепископ Тамбовский Феодосий 9 августа 2010 года.