Фамилия Пантелеева образована от просторечной формы крестильного имени Пантелеимон — Пантелей. Само имя пришло из греческого языка и переводится как «всемилостивый», однако в истории фамилии гораздо интереснее не столько перевод, сколько фигура святого покровителя. Пантелеимон Целитель был придворным врачом императора Максимиана и, по преданию, безвозмездно лечил всех, кто к нему обращался. В православии его почитают как великомученика, а в католицизме он известен под языческой формой имени Пантолеон и входит в число четырнадцати святых помощников. Память святого отмечается 27 июля, и именно этот день долгое время был своеобразным семейным праздником для всех Пантелеевых и Пантелеевых.

Разбирая словообразовательную модель, видим типичный для русских фамилий суффикс -ев, который присоединялся к основе, оканчивающейся на мягкий согласный. В данном случае основой послужило имя Пантелей, а форма Пантелеева — это притяжательное прилагательное, отвечавшее на вопрос «чей?», то есть «дочь или жена Пантелея». Такой способ образования был массовым в XV–XVII веках, когда фамилии только закреплялись, и потому Пантелеевы встречаются в разных сословиях, от крестьян до дворян.

О дворянской ветви рода сохранились любопытные документальные сведения. Она предположительно ведет начало от купца первой гильдии Пантелея Пантелеева, который оставил сыновьям Федору и Феоктисту две шелковые фабрики в Москве. На них выпускали богатую парчу, цветные атласы, разноцветные штофы и большие гарнитурные платки с золотой нитью — товар, рассчитанный на состоятельных покупателей. В начале 1840-х годов семья начинает скупать земли в Подмосковье. В 1842 году сын фабриканта Федор Федорович приобретает у Н.А. Волкова усадьбу Горенки близ села Пехра-Яковлевского, разместив в бывшем дворце Разумовского бумагопрядильную и бумаготкацкую фабрики. Через два года он вместе со второй женой из купеческого рода Крашенинниковых покупает у князей Голицыных имение Гребнево с семью деревнями, а его супруга Вера Николаевна прикупает деревеньки в Аксеновской волости Богородского уезда и позже сельцо Топорково, ранее входившее в состав Гребнева.

Герб дворян Пантелеевых выглядит так: в красном поле щита на зеленой траве стоит серебряный лебедь. Герб внесен во вторую часть «Общего гербовника дворянских родов Всероссийской империи», что служит официальным подтверждением дворянского статуса рода. Лебедь в геральдике символизирует верность и благородство, что неплохо сочетается с историей семьи, сумевшей подняться от купечества к дворянству через предпринимательскую хватку и удачные браки.

Среди известных носителей фамилии выделяются Илья Андреевич Пантелеев, генерал-лейтенант, участник Наполеоновских войн и Кавказских походов, умерший в 1861 году; Лонгин Федорович Пантелеев (1840–1919), писатель, издатель и общественный деятель, оставивший ценные мемуары; и Юрий Александрович Пантелеев (1901–1983), советский адмирал, чья карьера пришлась на советский период. Каждый из них по-своему продолжил линию, начатую безвестным человеком по имени Пантелей, чье имя через века закрепилось за его потомками.