Память святого Пантелеимона издревле почитается Православным Востоком. Уже в IV веке были воздвигнуты храмы во имя святого в Севастии Армянской и Константинополе. У западных христиан он считается покровителем врачей.
Почитание святого мученика в Русской Православной Церкви известно уже с ХII века, где он почитается не только как целитель, но и как покровитель воинов. Связь этих двух покровительств святого хорошо видна из того, что воины, чаще других получающие раны, больше всех нуждаются во враче-целителе.
Честные мощи великомученика Пантелеимона частичками разошлись по всему христианскому миру. Особенно много их на Святой Горе Афон.
Честная глава его хранится в драгоценном ковчеге в алтаре соборного храма во имя Пантелеимона Русского Афонского Свято-Пантелеимонового монастыря. Собор во имя Пантелеимона был построен в 1826 году по типу древних афонских храмов. Голова Пантелеимона является главной святыней обители. Имя святого великомученика и целителя Пантелеимона призывается при совершении таинства Елеосвящения, освящения воды и в молитве за немощного.
В Никомидии накануне 9 августа (27 июля по ст.ст.) - дня памяти святого великомученика - совершается торжественный крестный ход с чудотворной иконой святого. Память его особенно торжественно совершается в Русском Свято-Пантелеимоновом монастыре на Афоне. За восемь дней до праздника начинается предпразднество. В эти дни после вечерни поются молебные каноны на восемь голосов. Примечательно, что для каждого дня имеется особый канон. В день праздника совершается торжественное всенощное бдение, и тысячи гостей и паломников участвуют в Богослужении. В апреле 1997 года "Российское медицинское общество" учредило орден "За милосердие и исцеление", представляющий собой восьмиконечную звезду, на медальоне которого финифтью запечатлен покровитель врачей и всемилостивый целитель Пантелеимон. Им награждаются за особые заслуги перед отечественным здравоохранением. Вручение ордена происходит только по благословению Священноначалия Русской православной церкви.