Ο ναός του Αγίου Παντελεήμονα βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της εντός των τειχών περιοχής της Θεσσαλονίκης, κοντά στην Κασσανδρεωτική Πύλη. Χρονολογείται στα τέλη του 13ου αι. Ανήκει στον τύπο του σύνθετου τετρακιόνιου σταυροειδούς εγγεγραμμένου, με τρουλλαίο νάρθηκα και εξωτερική περιμετρική στοά (περίστωο). Δύο τρουλλίσκοι, υπήρχαν άλλοτε στο περίστωο στον κατά πλάτος άξονα του ναού. Η στοά σήμερα έχει καταρρεύσει στο μεγαλύτερο τμήμα της, διατηρούνται όμως τα δύο παρεκκλήσια στην ανατολική απόληξη του βόρειου και νότιου σκέλους. Το περίστωο αποτελεί τυπικό χαρακτηριστικό της αρχιτεκτονικής των βυζαντινών ναών της Θεσσαλονίκης ιδίως στους υστεροβυζαντινούς ναούς. Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του ναού ακολουθούν τα πρότυπα των μεσοβυζαντινών ναών της Κωνσταντινούπολης με στοιχεία της τοπικής αρχιτεκτονικής της Θεσσαλονίκης. Στην Πρόθεση, το Διακονικό και τα παρεκκλήσια διατηρούνται λιγοστές τοιχογραφίες που ανάγονται στις αρχές του 14ου αι. και αποδίδονται εργαστήρια που δραστηριοποιούνται στην πόλη, στο Άγιον Όρος και στις περιοχές του πάλαι ποτέ σερβικού κράτους.
Στην διάρκεια της Οθωμανικής κυριαρχίας μετατράπηκε σε τζαμί, με την ονομασία İshakiye τζαμί, από το οποίο διατηρείται η βάση του μιναρέ και η μαρμάρινη φιάλη στην αυλή. Η παλαιότερη έρευνα ταύτιζε τον ναό με το καθολικό της Μονής Περιβλέπτου, άποψη που έχει αμφισβητηθεί, ενώ πρόσφατα προτάθηκε η ταύτιση με το καθολικό της μονής Παντοδυνάμου.
Ο ναός συγκαταλέγεται στον κατάλογο μνημείων παγκόσμιας κληρονομιάς της UNESCO (Paleochristian and Byzantine Monuments of Thessalonika).
