Фамилия Пантазий — редкий случай в русском ономастиконе. Если смотреть на суффикс, то это не типичная для восточных славян фамилия на -ов/-ин или -ский. Окончание -ий чаще встречается у фамилий польского, украинского или белорусского происхождения, образованных от прилагательных или прозвищ. В русской традиции такие формы могли закрепиться у духовенства или у выходцев из Западной Руси.

Основа фамилии — Пантаз- — скорее всего, восходит к личному имени Пантазий. Это греческое имя Παντάζιος (Pantazios), которое можно перевести как «всесвятой» или «всецело святой» (от греч. παν — «всё» и ἅγιος — «святой»). В православных святцах имя Пантазий встречается, хотя и редко; память мученика Пантазия приходится на 29 октября (по старому стилю). Таким образом, фамилия Пантазий — это по сути отчество от канонического церковного имени, которое давали при крещении.

Географически фамилия привязана к западнорусским землям. Встречается в документах по Подольской губернии, а также среди малороссийского казачества. Потому что на юго-западе Российской империи греческие имена нередко давали детям в семьях священников или мещан, а фамилии на -ий там были обычным делом. Вариант написания через «и» (Пантазий, а не Пантазиев) указывает на то, что фамилия застыла в форме именительного падежа — так называемая «фамилия-имя», что характерно для украинской и белорусской традиции.

С точки зрения социального статуса, носители фамилии Пантазий могли происходить из духовного сословия (священники, дьячки) или из мелкой шляхты. Встречаются упоминания рода Пантазиев в списках дворян Волынской губернии XIX века, но это единичные случаи. В целом фамилия осталась локальной и малочисленной — её носителей можно пересчитать по пальцам даже в дореволюционных метрических книгах.