Легенда гласит, что однажды Пантолеон увидел на улице мертвого ребенка, укушенного ехидной, которая еще была рядом. Юноша начал молиться Господу Иисусу Христу о воскрешении умершего и умерщвлении ядовитого гада. Он твердо решил, что в случае исполнения его молитвы станет последователем Христа и примет крещение. Ребенок ожил, а ехидна разлетелась на куски на глазах у Пантолеона.
После этого чуда Пантолеон принял крещение от Ермолая с именем Пантелеимон, что означает «всемилостивый».
Унаследовав богатое имение от отца, Пантелеимон раздал имущество бедным, а сам стал безвозмездно врачевать больных, исцеляя самые трудные болезни не столько лекарствами, сколько силою Божией. Молва о милостивом враче распространилась по городу. Оставив других врачей, жители стали обращаться только к святому Пантелеимону.
Незамедлительно последовал донос императору: Пантелеимон лечит христианских узников. На предложение Максимиана опровергнуть донос и принести жертву идолам святой ответил отказом. Как и следовало ожидать, император подверг «нечестивца» жесточайшим мукам. Однако Господь был с Пантелеимоном, и во всех истязаниях великомученик оставался невредимым.
По повелению императора великомученика Пантелеимона бросили на растерзание диким зверям в цирке. Но звери лизали его ноги и отталкивали друг друга, стараясь коснуться руки святого. Зрители поднялись с мест и стали кричать: «Велик Бог христианский!» Разъяренный Максимиан приказал воинам рубить мечами всех, кто славит имя Христа, а Пантелеимону отрубить голову.
Пантелеимона привели на место казни и привязали к масличному дереву. Один из воинов ударил его мечом, но меч стал мягким, как воск, а тело святого не приняло удара, потому что он еще не окончил своей молитвы. Во время молитвы вдруг послышался Голос, назвавший Пантелеимона по имени и призывавший его в Царство Небесное. Услышав голос с Неба, воины упали перед святым мучеником на колени и стали просить прощение. Они отказались продолжить казнь, но великомученик сам повелел им выполнить приказ императора. Воины со слезами простились со святым.
Когда мученику отсекли голову, из раны потекло молоко. Маслина, к которой был привязан святой, в момент его смерти покрылась плодами. Тело святого было брошено в костер, но осталось неповрежденным.
Святые мощи великомученика Пантелеимона частичками разошлись по всему христианскому миру: «честная глава» его находится ныне в Русском Афонском монастыре во имя великомученика Пантелеимона.
Благодаря Патриарху Всея Руси Алексию II эти святые мощи («честная глава» в серебряном ковчеге) и были привезены в Санкт-Петербургскую Лавру. И люди шли к этим мощам с надеждой на спасение.