С развитием курортной зоны в районе Куяльницкого лимана возникла необходимость постройки здесь церкви. Известный одесский меценат городской голова Г.Г.Маразли обратился в городскую управу с предложением \"построить на свой счет здания для народного училища и при нем церкви на городской земле близ Куяльницкого лимана\". В феврале 1886 года городская дума одобрила благой план. Для этой цели Григорий Григорьевич внес 12 000 руб. в кассу городской управы.
В свою очередь жители окресностей Куяльницкого и Хаджибеевского лиманов, узнав о строительстве церкви, обратились к городскому голове и преосвященному Никанору епископу Херсонскому и Одесскому с коллективным ходатайством об устройстве проектируемой церкви не у подножья Живаховой горы, а \"на скрещении дорог, соединяющих лиманы, ввиду наибольших удобств этой последней местности\". В то время, на Куяльнике уже существовала Вознесенская церковь, построенная в 1810 году, однако разростающееся население близлежащих сел желало иметь новую церковь в наиболее удобном месте, а именно на горе между лиманами.
Несколько раз городская дума рассматривала этот вопрос, однако, учитывая "волю и желание жертвователя" господина Маразли, не нашла возможным изменить принятое решение.
Три одесских архитектора, Дмитренко, Клейн и Тодоров, представили свои проекты зданий церкви и школы. К строительству был утвержден проект архитектора Тодорова.
Закладка здания, молебствие с водосвятием и окрапление места постройки было совершено 6 мая 1886 года. В основание церкви заложили металлическую доску с выгравированной на ней надписью: "6 мая 1886 года заложено основание церкви с училищем при ней на берегу Куяльницкого лимана. На постройку храма и училища средства пожертвованы Одесским Городским Головою Григорием Григорьевичем Маразли. Проект составлен архитектором Аркадием Дмитриевичем Тодоровым."
Постройка церкви продвигалась быстро, и уже к середине июня были выведены стены первого этажа. Жители близлежащих земель всячески помагали в строительстве. Так, "доставка камня, благодаря любезности доктора Бертенсона (состоял медиком с 1873 г. при Одесской женской Мариинской гимназии), производилась по спуску, устроенному им по склону горы на его даче", что позволило значительно сократить время и удешевить доставку камня с Усатовых хуторов.
К конце лета строительство здания храма и школы было окончено. 31 августа 1886 года состоялось освящение церкви, обряд которого совершил преосвященный Никанор, архиепископ Херсонский и Одесский, в сослужении с соборным причтом и хором певчих.
По окончании строительства многие прихожане продолжали жертвовать на украшение храма. Потомственный почетный гражданин Иван Липин пожертвовал 100 рублей на приобретение колокола; жена его Екатерина Липина - медную купель; купец Иван Бирюков - священническое облачение. Церковный староста купец Петр Степанов пожертвовал Пантелеимоновской церкви: богослужебных книг на 64 руб. 20 коп.; полное священническое облачение; три больших иконы, "писанных на дереве маслянными красками", в деревянных позолоченных рамах; две больших бронзовых лампады и многую другую церковную утварь, всего на 1 057 руб. 38 к.
Одновременно с открытием храма начало свою деятельность и одноклассное народное училище. Известно, что один из одесских городских народных учителей воспользовался правом, и был рукоположен в священники, с "определением в этом новом звании" к Пантелеимоновской церкви и учителем при училище.
Однако, святая деятельность церкви прекратилась в 30-х годах прошлого столетия. Пять великолепных куполов были снесены, церковь осквернена и превращена в складское помещение.
С середины 90-х годов открывается новая страница в интересной истории Пантелеимоновской церкви на Куяльнике. Здание отремонтировано и реконструируется, вновь зазвучли молитвенные слова в стенах храма.
