Фамилия Пантилимоновы произошла от крестильного имени Пантелеймон, которое в переводе с греческого означает «всемилостивый». Однако в основу фамилии легла не полная, а производная, народная форма этого имени — Пантилимон. Такое изменение — не редкость: на русской почве непривычные греческие имена часто перекраивались на более удобный для произношения лад.

Модель образования здесь классическая для русских фамилий. Суффикс -ов присоединялся к основе, оканчивающейся на твердый согласный, и отвечал на вопрос «чей?». Таким образом, Пантилимонов — это буквально «сын Пантилимона», потомок человека, носившего это имя. Со временем притяжательное значение стерлось, и фамилия закрепилась за родом как наследственное именование.

Интересно, что имя Пантелеймон на Руси было довольно популярным. Связано это с почитанием святого великомученика Пантелеймона, которого считали целителем. Поэтому имя часто давали детям в надежде на крепкое здоровье. Прозвищные и обиходные формы имени в разных местностях давали жизнь разным фамилиям: от Пантелеева и Пантюхина до нашего Пантилимонова. Вариант с буквой «и» во втором слоге — Пантилимон — отражает особенности местного говора или простонародного произношения, где безударные гласные редуцировались и смешивались.

Точное место и время возникновения фамилии Пантилимоновы назвать сложно. Процесс становления русских фамилий растянулся на несколько столетий, и крестьянские семьи в массе своей получили их лишь к концу XIX века. Можно лишь предположить, что предки носителей этой фамилии жили в тех регионах, где была распространена именно такая форма имени. Сама же фамилия — живой памятник народной речи и того, как церковные каноны переплетались с бытовой традицией именования.