Ο Άγιος Παντελεήμων γεννήθηκε και μεγάλωσε στη Νικομήδεια της Μικράς Ασίας και έζησε στα χρόνια του Μαξιμιανού. Τον πατέρα του τον έλεγαν Ευστόργιος και ήταν ειδωλολάρτης αλλά μετά τις νουθεσίες του γιού του έγινε χριστιανός. Το όνομα της μητέρας του ήταν Ευβούλη, η οποία προερχόταν από χριστιανική οικογένεια. Σπούδασε την ιατρική από τον Ευφρόσυνο και κατηχήθηκε στη χριστιανική πίστη.Βαπτίσθηκε αργότερα από τον πρεσβύτερο Ερμόλαο που ήταν ιερέας της Εκκλησίας της Νικομήδειας.