2 czerwca 1913 został konsekrowany na biskupa dźwińskiego. W 1918 przeniesiony na katedrę pińską i nowogródzką. Część jego eparchii znalazła się w granicach II Rzeczypospolitej. W związku z tym władze polskie prowadziły z nim – podobnie jak z metropolitą Jerzym (Jaroszewskim) oraz arcybiskupem Dionizym (Waledyńskim) – rozmowy w sprawie działań na rzecz autokefalizacji Kościoła prawosławnego w Polsce. Początkowo biskup Pantelejmon uważał taki kierunek rozwoju prawosławia w Polsce za konieczny dla pozytywnego ułożenia stosunków z rządem polskim. W oświadczeniu złożonym w 1921 na ręce ministra wymienieni trzej hierarchowie stwierdzili, że radzi są poświęcić się pracy na korzyść Cerkwi na podstawie autokefalii. Jednak jeszcze w tym samym roku hierarcha zmienił swoje stanowisko na niechętne autokefalii. W roku następnym natomiast stanowczo zaprotestował przeciw wprowadzeniu jako podstawy stosunków między rządem a Kościołem prawosławnym Tymczasowych przepisów o stosunku rządu do Kościoła prawosławnego w Polsce. Dokument ten uznał za próbę objęcia przez państwo całkowitej kontroli nad prawosławiem w Polsce. Taka postawa sprawiła, że został usunięty z katedry i zmuszony do zamieszkania w monasterze w Mielcach, a następnie w Żyrowiczach.