Фамилия Пантилимонов образована от имени собственного и относится к распространенному типу русских фамилий. Основой фамилии Пантилимонов послужило церковное имя Пантелеймон. Мужское крестильное имя Пантелеймон в переводе с греческого означает «всемилостивый». В основу фамилии легла производная форма имени — Пантилимон. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Пантилимон, со временем получил фамилию Пантилимонов. О точном месте и времени возникновения фамилии Пантилимонов в настоящее время говорить сложно, поскольку процесс формирования фамилий был достаточно длительным. Тем не менее, фамилия Пантилимонов представляет собой замечательный памятник славянской письменности и культуры.