Klasztor św. Pantelejmona znajduje się w centrum Odessy w pobliżu linii kolejowej. stacja. Od 1876 r. w tym miejscu znajduje się Kompleks Atos Klasztoru Pantelejmonowskiego, stąd co roku do świętych miejsc wyruszają setki pielgrzymów. Po rewolucji październikowej świątynia i dziedziniec zostały zamknięte. W 1944 r. utworzono tu Odeskie Seminarium Duchowne, przeniesione w 1961 r. na obecne miejsce, a w budynku dawnego Metochionu Atosa otwarto planetarium.
W 1991 r. kościół św. Pantelejmona został ponownie przekazany Kościołowi, w którym odprawiona została pierwsza Boska Liturgia. W 1995 roku powstał klasztor św. Pantelejmona. Po renowacji fasadę katedry ozdobiono mozaikami, zamontowano nowe dzwony, wnętrze ozdobiono nowymi ikonostasami i skrzyniami na ikony, skarbem klasztoru są ikony z relikwiami wielu świętych Bożych.