За переказами, засновником храму був князь Роман Мстиславич, який присвятив його святому Пантелеймону на честь свого діда, київського князя Ізяслава. Будівництво церкви завершили у 1194 році.
Храм є унікальним зразком галицької архітектурної школи княжої доби. Це монументальна хрестово-купольна білокам'яна споруда, оздоблена витонченим кам'яним різьбленням. На її стінах збереглися численні середньовічні графіті та написи XIII–XVII століть, які є важливими історичними джерелами.
За свою понад 800-річну історію храм неодноразово змінював призначення та переживав складні часи. Після входження Галичини до складу Польщі його переосвятили на римо-католицький костел святого Станіслава, а згодом передали ордену францисканців, які перебудували святиню у стилі бароко та звели навколо монастирський комплекс. Храм зазнав значних руйнувань під час турецького нападу 1676 року, пожежі 1802 року та бойових дій Першої світової війни.
Після масштабної реставрації наприкінці XX століття святині повернули її історичний вигляд, максимально наближений до первісного. Сьогодні храм знову діє як греко-католицька церква та є однією з найвизначніших пам'яток княжого Галича, приваблюючи паломників, істориків і туристів своєю архітектурою, духовною атмосферою та багатовіковою історією.