La carriera di Maksim Pantelejmonenko inizia in Ucraina, nelle selezioni giovanili della squadra della città di Poltava. Il suo primo club professionistico è il Volejbol'nyj Klub Jiridična Akademija, squadra della città di Charkiv, con cui ottiene diversi risultati importanti: vince infatti per due volte la Coppa di Ucraina, mentre in campionato arriva per due volte secondo e per due volte terzo. Dopo sei anni si trasferisce all'Azovstal Mariupol', dove rimane per due stagioni, vincendo la sua terza coppa nazionale e ottenendo per due volte il riconoscimento come miglior giocatore del campionato. Riceve alcune convocazioni dalla nazionale ucraina, con cui partecipa alla fase finale del campionato europeo del 2005, chiudendo il girone all'ultimo posto e uscendo nella prima fase.