18 listopada 1914 wziął udział w potyczce koło przylądka Sarycz z niemieckim krążownikiem liniowym „Goeben” i krążownikiem lekkim „Breslau” (formalnie tureckimi „Yavuz Sultan Selim” i „Midilli”), jednakże z powodu ograniczonej widzialności „Pantielejmon” nie ostrzeliwał w toku bitwy niemieckich okrętów.
10 maja 1915 „Pantielejmon” wziął udział w bitwie pod Bosforem, w której odegrał istotną rolę, celnie ostrzeliwując „Goebena” i trafiając go pociskiem drugiej salwy, wystrzelonej według relacji z odległości 10,4 mili morskiej. Między 21 a 24 maja (st. stylu) okręt otrzymał dwie armaty przeciwlotnicze kalibru 57 mm Nordenfelta oraz wystający do przodu trał dziobowy (fortrał). 18 września 1915 roku (st. stylu) „Pantielejmon” ostrzeliwał turecki port Zonguldak. Wiosną 1916 roku pancernik został przydzielony do oddziału batumskiego, wspierającego oddziały lądowe nacierające na terytorium tureckie z rejonu Batumi. Między innymi, 1 kwietnia 1916 roku (st. stylu), wspierając natarcie rosyjskie razem z pancernikiem „Rostisław”, okręt wystrzelił aż 680 pocisków kalibru 152 mm. W styczniu 1917 roku okręty rosyjskie odbyły rajdy pod Warnę i Bosfor.