Летом 1996 года епископом Екатеринбургским и Верхотурским Никоном на 8-м километре Сибирского тракта, в лесопарковой зоне, был совершен чин закладки первого камня нового храма. Уже зимой 1997 года начались строительные работы.
В 2000 году храм посетил Святейший Патриарх Московский и Всея Руси Алексий II. Присутствие Его Святейшества, его молитва здесь и патриаршее благословение активизировало строительство. 9 июля 2002 года, в день Тихвинской иконы Божией Матери, архиепископ Екатеринбургский и Верхотурский Викентий освятил новопостроенный храм, а также трехэтажный духовно-просветительский центр с библиотекой, воскресной школой, трапезной и социальной службой.
К Пасхе 2006 года в храме был установлен иконостас, зимой 2007 года на звонницу были подняты колокола.
К юбилею храма были полностью завершены все строительные работы: установлены золотые купола, колокольня, завершены росписи. Взорам прихожан открылся плод долгих трудов екатеринбургских иконописцев Олега и Любови Вострецовых и их помощников: евангельские сюжеты, житие святого целителя Пантелеимона, Страшный Суд. Росписи выполнены в традиционной русской манере 15-16 веков.
После завершения росписей главным внешним деланием прихожан станет завершение строительства и обустройство образовательного центра с православными детским садом на 100 малышей и общеобразовательной школой на 300 учащихся.
Храм целителя Пантелеимона и ранее был местом зарождения социальных и просветительских проектов, которые сегодня имеют не только епархиальный, но и общецерковный статус. Это и православная Служба Милосердия Екатеринбургской Епархии, еженедельник «Православная газета», журнал «Православный вестник», телеканал «Союз».
Кроме того, за время своего существования Свято-Пантелеимоновский приход воспитал около 30 священнослужителей.
9 августа 2013 года, в день престольного праздника, здесь состоялась Божественная Литургия, на которой собралось множество духовенства и прихожан, в том числе сестры милосердия и добровольцы Православной Службы Милосердия, небесным покровителем которой является целитель Пантелеимон. Возглавил богослужение настоятель храма игумен Димитрий (Байбаков).
После Литургии была освящена новая икона – образ преподобного Серафима Саровского и совершен крестный ход.
Затем на храмовой площади состоялась праздничная программа.
