Po rewolucji październikowej i powstaniu Ukraińskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej monaster św. Pantelejmona, podobnie jak większość kijowskich świątyń prawosławnych, został zamknięty, a jego budynki przekazane Instytutowi Mechaniki Akademii Nauk Ukrainy. Większość zabudowań mieszkalnych klasztoru uległa zniszczeniu. Z dzwonnicy monasterskiej przetrwało, w przebudowanej na mieszkania formie, jedno piętro. W 1941 sobór św. Pantelejmona został ostrzelany w czasie bitwy o Kijów, gdyż obrońcy miasta wykorzystali jego kopułę do rozmieszczenia stanowisk ogniowych.