Фамилия Пантелейео звучит на русский слух необычно, но её происхождение прозрачно и укладывается в одну короткую формулу: греческое имя + греческий суффикс принадлежности. Это не переделка на русский лад, а прямая транслитерация исходной греческой фамилии.

Основа — каноническое крестильное имя Пантелей (или Пантелеймон), которое в переводе с греческого означает «всемилостивый». В православной традиции это имя носит святой великомученик и целитель Пантелеимон. Суффикс -ео (в оригинале -εο) в греческой ономастике выполняет ту же роль, что русские -ов или -ин: он указывает на принадлежность, буквально «сын Пантелея» или «из рода Пантелея». Таким образом, первый носитель фамилии Пантелейео был, скорее всего, сыном или потомком человека по имени Пантелей.

Географически фамилия тяготеет к южным регионам бывшей Российской империи. Греческие фамилии на -ео, -пуло, -оглу массово встречаются в зонах компактного проживания греков: в Приазовье (Мариуполь, Таганрог), в Крыму, на юге Украины, а также в Грузии и на черноморском побережье Кавказа. В XIX веке греки переселялись туда из Османской империи, и фамилии часто записывали так, как они звучали в родном языке, без русификации.

Интересно, что фамилия Пантелейео — редкий пример, когда исходное греческое окончание не было заменено на русский патронимический суффикс. Сравните с однокоренными русскими фамилиями Пантелеев или Пантелеймонов: они образованы от того же имени, но по модели «имя + -ев». Сохранение формы Пантелейео говорит о том, что предки носителя долго сохраняли национальную идентичность и, возможно, греческий язык в быту, а документы оформлялись в греческой общине или при греческой церкви.

Сословно носители этой фамилии в Российской империи чаще всего относились к мещанам или купцам, реже — к крестьянам. Известны греческие купеческие династии из Таганрога и Мариуполя, которые активно занимались хлебной торговлей и судоходством. Однако точных данных о конкретных знаменитых людях с фамилией Пантелейео в открытых источниках мало — это фамилия скорее локальная, семейная, не получившая всероссийской известности.