Согласно преданию, основателем храма был князь Роман Мстиславич, посвятивший его святому Пантелеимону в честь своего деда — киевского князя Изяслава, носившего христианское имя Пантелеимон. Строительство церкви было завершено в 1194 году.
Храм является уникальным образцом галицкой архитектурной школы княжеской эпохи. Это монументальное крестово-купольное сооружение из белого камня, украшенное изысканной каменной резьбой. На его стенах сохранились многочисленные средневековые граффити и надписи XIII–XVII веков, представляющие большую историческую ценность.
За более чем 800-летнюю историю храм неоднократно менял своё назначение и пережил немало испытаний. После вхождения Галиции в состав Польши он был переосвящён в римско-католический костёл Святого Станислава, а позднее передан ордену францисканцев, которые перестроили святыню в стиле барокко и возвели вокруг неё монастырский комплекс. Храм серьёзно пострадал во время турецкого нападения 1676 года, пожара 1802 года и боевых действий Первой мировой войны.
После масштабной реставрации в конце XX века храму был возвращён исторический облик, максимально приближённый к первоначальному. Сегодня он вновь действует как греко-католическая церковь и является одной из самых выдающихся достопримечательностей княжеского Галича, привлекая паломников, историков и туристов своей архитектурой, духовной атмосферой и многовековой историей.