Девятое августа — день святого целителя Пантелеймона, в честь которого церковь была освящена в 1727 году, по преданию, Феофаном Прокоповичем, сподвижником Петра I. Четыре имени важны для бурной истории церковного павильона: двух архитекторов и двух живописцев.
Иван Зарудный стал автором барочного золоченого и серебряного иконостаса. Размещен он нетрадиционно для православия — в северо-восточном углу павильона, это связано с ориентацией всего дворца на южный берег Финского залива.
Антонио Ринальди создал интерьер церкви с гирляндами, рокайлями и головами херувимов, который почти не менялся с конца XVIII по начало ХХ века. В ходе многолетней реставрации павильона под самым потолком были найдены и сохранены фрагменты посеребренной «намазной» лепки. Тот декор создавался на месте, возможно при собственноручном участии Ринальди. Сейчас эта технология утрачена, используется обычная формовка в мастерской.
Во второй половине XVIII века Александр Алмазников и Иван Вишняков-младший реализовали единую иконографическую программу Пантелеймоновской церкви: 12 икон в иконостасе, еще 2 приставные, Богоматери и Спасителя, в пудовых серебряных окладах и 39 стенных картин.
В последующие десятилетия, несмотря на смену владельцев дворца и даже политического режима, изменения в интерьере церкви были минимальными. В 1921 году службы прекратились, в 1930-х весь дворец заняла Гидрографическая служба Балтийского флота. Иконостас был разобран, стенные картины — сняты, и все перевезено в подвалы дворца «Монплезир» в Петергофе, где погибло в годы Великой Отечественной войны. Повезло приставным иконам: из-за окладов они попали в Государственный Эрмитаж. Для Ораниенбаума уже сделаны их копии.
Работы по воссозданию интерьера церковного павильона велись с перерывами почти 15 лет по проекту, разработанному Виктором Голубом и Юлией Океановой в НИИ «Спецпроектреставрация». Иконы и стенные картины с 2015 года пишут восемь художников из Репинского института во главе с академиком РАХ Юрием Бобровым. Они говорят, что не используют артельный принцип, когда один пишет лица, другой — пейзажи и так далее. Каждый полностью создает икону или картину.
Как сообщила Мария Павлова, ведущий специалист по изучению культурного наследия Государственного музея-заповедника «Петергоф», сохранилось два десятка фотографий интерьера церкви конца XIX века и несколько снимков 1939 года, сделанных перед снятием стенных картин. Они невысокого качества, но современное сканирование позволяет многое из них «вытянуть». Из аналогов изучались петербургские храмы 1760-х годов: Никольский морской собор, церковь Петра и Павла в Большом Петергофском дворце, верхняя церковь Владимирского собора. До начала августа художникам осталось воссоздать четвертый ярус стенных картин: восемь образов апостолов со сценами мученичества и семь образов Страстей Христовых для небольших фигурных киотов над окнами.
В ходе исследовательской работы с фотографиями Павлова обратила внимание на то, что наблюдается удивительное совпадение абрисов и цветовых пятен ораниенбаумских апостолов с образами из серии «Апостолы со страстями» фламандца Мартина де Воса (1532–1603). Этот художник иллюстрировал Библию Пискатора, или Лицевую Библию (Theatrum biblicum ae neis exspressae… per Nicolaum Ioannis Piscatorem), один из наиболее популярных западноевропейских иконографических источников, применявшихся во второй половине XVII — XVIII веках в России и славянских землях: Болгарии, Македонии, Сербии. Каждая гравюра из серии «Апостолы со страстями» включает в себя расположенную на дальнем плане многофигурную сцену мученичества, в сторону которой развернут апостол, изображенный в правой или левой части листа.
Александр Алмазников разбивает оригинальную композицию гравюры надвое: фигуру апостола он помещает наверху на фоне нейтрального пейзажа, а в нижней части располагает сложную сюжетную композицию, скопированную с гравюры. Это хорошо видно при сравнении сцены казни апостола Андрея на иконе и композиции на гравюре. Павлова уточняет: «Конечно, нельзя утверждать, что такой способ формирования иконной композиции художник применил в каждом из восьми случаев, хотя это представляется вполне вероятным».