Разположен е в местността Патлейна високо на десния бряг на р. Голяма Камчия, недалеч от старопрестолния град Велики Преслав.
Изграден е в края на IX в. като комплекс от кръстокуполна църква, жилищни и стопански сгради, включително стъкларски и керамични работилници, в които е създавана прочутата преславска керамика. Именно тук са открити уникалната икона на Св. Теодор Стратилат от X в., както и керамични икони от същия период на Св. апостол Филип и евангелист Марко, разпятие, бронзова матрица на икона на благославящ Христос, седнал на трон, и др.

Манастирът „Свети Пантелеймон” е и духовен център на Първата българска държава – според повечето изследователи именно тук работят книжовниците от основаната от Наум и Климент Преславска книжовна школа. В манастира е замонашен и умира през 907 г. цар Борис I.