Являясь продолжением улицы Пестеля, Пантелеймоновский мост пересекает Фонтанку у Летнего сада. Одним своим углом это сооружение примыкает к 1-ому Инженерному мосту у Михайловского замка, вторым – прямо к решетке Летнего сада. Его противоположная сторона, по улице Пестеля, выходит на Литейный проспект.

Пантелеймоновским этот мост назван по находящейся вблизи церкви святого Пантелеймона-целителя. Считается, что Святой великомученик является божественным покровителем этого строения, построенного в 1735—1739 годах по проекту архитектора И. К. Коробова.

Известно, что с середины 1720-х годов, на месте современного Пантелеймоновского моста, существовал деревянный акведук, по которому производилась подача воды из Литовского канала для питания фонтанов Летнего сада. Во время наводнения, произошедшего в 1777 году, фонтаны оказались разрушенными, и акведук, ставший теперь ненужным, разобрали. Лишь, спустя почти полвека, в 1823—1824 годах, на этом месте вновь появилась переправа в виде цепного однопролетного моста, автором проекта которого стал инженер  В. К. Треттер. Работы по возведению этого нового сооружения велись под руководством инженеров В. А. Христиановича и Ф. О. Термина. Выстроенный их усилиями мост, длиной в 43 метра, а шириной в десять метров, получил не слишком поэтичное название – Цепной. Такое название было дано мосту возможно оттого, что он стал первым цепным мостом через Фонтанку. Береговые устои Цепного моста были выполнены из гранитных плит, под надзором известного в то время мастера-каменотеса Самсона Суханова. Эти гранитные плиты были получены после разборки каналов, окружавших Михайловский замок. Остальные же, кованные и железные части конструкции моста, изготовлялись на чугунолитейном заводе Берда, ныне именуемым Адмиралтейским. На этом же заводе производилась и сборка всех металлических частей, которая была осуществлена в течении восемнадцати дней. Пролетное строение моста было подвешено на пяти цепях, изготовленных из уральского круглого железа. К устоям, возведенным на свайном основании, неподвижно крепились чугунные опоры-пилоны. Окончания цепей были закреплены в каменной кладке устоев, на уровне их основания. Опоры моста красиво задекорировали в стиле оформления входов в древнеегипетские храмы. В том же духе были выполнены карниз и фриз Цепного моста, декор которых смотрелся особенно богато благодаря тонкому золотому орнаменту. Кроме того, в украшении моста были использованы золоченые розетки, прикрывающие стыки звеньев цепей, а так же маски львов, через пасти которых были пропущены главные цепи этого строения. Оформление моста завершали фонари на цепях, провисающие в порталах арки, и перильные ограждения «россиевского» рисунка. Следует отметить, что при всей внешней красоте моста, у него  имелся недостаток - раскачивание и зыбкость под действием вертикальных и горизонтальных сил. Хотя, впрочем, многим это нравилось.

После катастрофы, случившейся из-за обрушения аналогичного Египетского моста, Цепной мост было решено реконструировать,  дабы избежать повторения подобных несчастных случаев. Официальным же мотивом для разборки моста, выступило заявление городских властей о необходимости прокладки здесь трамвайных путей. Таким образом, в 1906 году, Цепной мост разобрали, а в 1907—1908 годах на его месте был построен новый арочный металлический мост по проекту инженера А. П. Пшеницкого и архитектора Л. А. Ильина. Руководство строительством новой переправы взял на себя инженер А. А. Рейнеко. Возведенный мост стал именоваться Пантелеймоновским. Окончательное декоративное оформление новой переправы, происходившее  по проекту Л. А. Ильина, было закончено в 1912—1914 годах. Здесь архитектором использовались в основном мотивы классицизма - львиные маски, изображения пик, щитов, мечей,  голов Медузы Горгоны и пальметты. В дальнейшем, в 1954, 1969, 1983—1984 годах, декоративное оформление моста тщательно реставрировалось.

В 1923 году, в память о декабристе П. И. Пестеле, который когда-то жил неподалеку от моста, Пантелеймоновский мост стал называться мостом Пестеля. В 1991 году этот мост вновь обрел свое историческое название, став снова Пантелеймоновским.

В 2002 году начавшая увядать красота Пантелеймоновского моста была возрождена. Произошло это вследствие капитального ремонта, в ходе которого были заменены металлоконструкции сооружения, его гидроизоляция и дорожное покрытие. Кроме того, мосту был возвращен его исторический облик, который получил вторую жизнь, благодаря отреставрированным торшерам, фонарям, перилам, и позолоченным элементам декора. На сегодняшний день, современный Пантелеймоновский мост, обладающий  изящными формами, гармоничными пропорциями и богатым декором, можно с уверенностью причислить к самым красивейшим мостам Петербурга, однако, справедливости ради, нужно сказать, что с исчезновением Цепного моста этот уголок города потерял нечто неповторимое, индивидуальное  и замечательное.