Пантелеймонівська церква є єдиною пам’яткою галицько-волинської школи давньоруського зодчества, що дійшла до наших днів. Зберігаючи давньоруську об’ємно-просторову структуру, церква має явні риси романського впливу в декорі та композиції фасадів.
Храм чотиристовпний, однокупольний, побудований із ретельно оброблених блоків білосніжного вапняку. Портали мають двоступінчасту структуру й прорізані вікнами-розами.
Західний фасад оформлений у кращих традиціях романської архітектури: він оснащений триступінчастими архівольтами з геометричною порізкою та плетивом. Апсиди храму прикрашають витончені романські напівколони, кожна з яких унікальна за своїм оформленням і не повторює інші.
Аналогічна аркатура з напівколонами прикрашає й барабан купола. На зовнішніх і внутрішніх стінах пам’ятки є різномовні написи та малюнки, найбільш ранні з яких належать до 1212 р.
Храм Св. Пантелеймона не постраждав у результаті усобиць 13 ст., але після захоплення Галичини Польщею був переосвячений у католицький костьол Св. Станіслава, а з 1427 р. використовувався як літня резиденція католицьких єпископів. У 1600 р. церква була перебудована в католицькому дусі, і лише в наш час їй повернули первісний вигляд.