В июле 1998 года в составе сборной Украины Максим Пантелеймоненко завоевал серебряную медаль на Всемирных юношеских играх в Москве. Первым клубом в карьере Максима стала харьковская «Юракадемия», за которую он играл в период с 1999 по 2005 год. Вместе с «Юракадемией» два раза подряд выигрывал Кубок Украины (2003, 2004). Затем переехал в Мариуполь, где выступал за «Маркохим» (сезон-2005/06) и «Азовсталь» (2006/07). В 2006 году выиграл третий в карьере Кубок Украины. Два года подряд признавался лучшим игроком Украины (2006, 2007). Играл за национальную сборную страны, в 2005 году участвовал в финальном турнире чемпионата Европы.