Каноническое мужское имя Пантелеймон в переводе с греческого означает «всемилостивый». Основой же для данной фамилии послужила его просторечная форма Пантилей. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Пантилей, со временем получил фамилию Пантилеева.