Закладка Пантелеймоновского храма состоялась 6 августа 1913 года, а его строительство завершилось 14 августа 1914 года. Церковь была одноэтажной, деревянной, на каменном фундаменте, с объемом 2661 куб. м. Имя архитектора неизвестно. По другим данным, строительство велось в 1914-1915 годах, и освящение произошло в 1915 году.

Церковь с двумя престолами была возведена на средства благотворителей и жителей слободы Туть в честь 300-летия правления Дома Романовых. Главный престол был посвящен святому великомученику и целителю Пантелеимону, а второй придел, Иверской иконе Божией Матери. Престольный праздник отмечался в честь Иверской Божьей Матери. При церкви была домовая церковь при богадельне для духовенства во имя иконы Божией Матери "Всех скорбящих радость".

Самостоятельный приход при Пантелеймоновской церкви был открыт 19 сентября 1914 года. В 1916 году приход насчитывал 2560 человек, включая жителей Старой и Новой Туть. Богослужения продолжались до 1929 года.

В ноябре 1929 года, по просьбам рабочих и жителей станции Ульяновск-I, поддержанным ходатайством горсовета, было решено закрыть Пантелеймоновскую церковь и переоборудовать ее под детский сад для детей рабочих. На это горсовет выделил около 2500 рублей. Детский сад открылся 1 марта 1930 года. В июне того же года с закрытой церкви сняли и изъяли колокола общим весом 26 пудов 37 фунтов.

Во время Великой Отечественной войны в здании бывшей церкви размещался мобилизационный пункт, где формировались красноармейские части для отправки на фронт. В 1950-х годах оно использовалось как призывной пункт. Позже в этом здании был устроен тренировочный зал спортшколы общества "Локомотив", стадион которого находился рядом с бывшей церковью.

В 1962 году горсовет принял решение о сносе церкви и строительстве на ее месте школы. Школа № 11 была открыта в 1963 году.