После смерти великой княгини Екатерины Михайловны в 1894 г. ораниенбаумское имение перешло в собственность ее детей. Великокняжеский двор был упразднен. Возник вопрос о статусе дворцовой церкви, находившейся в Придворном ведомстве. На тот момент к ней были приписаны церкви св. Троицы на кладбище, св. Архистратига Михаила городская, «Утоли моя печали»в Мартышкино и часовня св. Арефы. Вопрос был передан на рассмотрение императору Николаю II, который 30 марта 1895 г. решил дворцовую церковь и ее настоятеля протоиерея Гавриила Любимова оставить в Придворном ведомстве, все же приписанные церкви передать в епархиальное ведомство. Пантелеймоновская церковь, оставаясь в придворном ведомстве, обрела статус домашней. В ней была запрещена продажа свечей и просвир. Посторонние богомольцы в нее не допускались. Любая частная «треба», даже для служащих при дворце герцогов Макленбург-Стрелицких, могла быть отправляема только с разрешения владельца дворца, герцога Михаила Георгиевича. Причт, оставаясь в ведении Придворного духовника, получал жалование от Ораниенбаумского дворцового правления, в ведение которого было передано имущество церкви.
Все лица, носившие титул герцогов Макленбург-Стрелицких были протестантами. Единственным православным членом семьи оставалась графиня Н. Ф. Карлова, супруга Г. Г. Макленбург-Стрелицкого. Но учитывая ее мн6огочисленную родню, часто бывавшую в Ораниенбауме, и православных гостей, приезжавших в город , церковь продолжала служить своим владельцам.
После упразднения Придворного ведомства и национализации дворцов Пантелеймоновская церковь вновь стала обычной приходской и оставалась действующей до 1921 г. Еще осенью 1917 г. герцоги Макленбург-Стрелицкие успели передать на хранение в Русский музей Императора Александра III самые ценные иконы и предметы богослужебной утвари из дворцовой церкви. После закрытия храма приходская община обосновалась в церкви во имя св. Спиридона Тримифунтского при Офицерской стрелковой школе, а последний настоятель Пантелеймоновской церкви протоиерей В. Сыренский был зачислен сторожем закрытого храма. В сентябре того же года Сыренский получил охранное свидетельство на здание церкви, но оно не спасло храм от разорения. Дворцовая церковь несколько раз становилась жертвой мародерства и грабежей, а в марте 1921 г. во время Кронштадтского восстания от разорвавшегося вблизи храма снаряда получила повреждения его наружная отделка.
В 1930-е гг. Церковный павильон оставался единственной частью Большого дворца, находившейся под охраной Управления Петергофскими дворцами-музеями. В 1934 г. планировалось устройство в его интерьере «краеведческого музея с антирелигиозным уклоном». Однако в 1939 г. после передачи дворца Гидрографическому отделу Балтийского флота, несмотря на все возражения музея и органов охраны памятников, бывшая дворцовая церковь подверглась капитальной перестройке под мастерские. В результате устройства в павильоне холодной церкви междуэтажных перекрытий, столбов и перегородок был почти полностью утрачен лепной декор стен. Иконостас был разобран и вместе со снятыми со стен живописными образами перевезен на хранение в Петергоф, где сгорел в первые годы Великой Отечественной войны. Таким образом, к 1940-м гг. интерьер бывшей дворцовой церкви фактически перестал существовать. Трагически оборвалась и судьба Василия Сыренского: в 1930-е гг. он был осужден «за контрреволюционную деятельность» и в 1937 г. расстрелян.
В 1940-е – 1950-е гг. Большой дворец, выстоявший в войну, находился в тяжелом техническом состоянии. Первые меры по ремонту и реставрации Большого дворца, и в том числе Церковного павильона, были предприняты уже в 1946 г. и затронули в основном фасады здания, занятого по-прежнему военными учреждениями. Высказывалось мнение о необходимости демонтировать междуэтажные перекрытия Церковного павильона, но этому суждено было осуществиться только через полвека.
Комплексная реставрация Церковного павильона была проведена уже в 2000-2010 гг. Фасады дворцовой церкви были отреставрированы по проекту 6-й архитектурно-реставрационной мастерской Санкт-Петербургского научно-исследовательского института «Спецпроектреставрация» под руководством И. Л. Войновой. Проект реставрации интерьера павильона и воссоздания иконостаса был разработан руководителем 4-й мастерской НИИ «Спецпроектреставрация» В. Д. Голубом.
Научные материалы к комплексной реставрации были подготовлены искусствоведом М. А. Павловой. В результате этих работ, длившихся более десятилетия, Церковному павильону был возвращен его исторический облик середины XVIII - начала XX вв. Наряду с воссозданием утраченных элементов отделки, была проведена консервация всех подлинных конструкций и деталей декора, как самых ранних, фрагментарно уцелевших под позднейшими наслоениями, так и более поздних, последовательно раскрывающих перед нами архитектурную историю памятника.
Фотоматериалы и архивные данные сделали возможным воссоздание хрустальной люстры, лампад иконостаса, тканевого убранства интерьера. Воссоздание утраченной живописи иконостаса и 39 стенных образов было осуществлено в 2015-2018 гг. художниками Санкт-Петербургского государственного академического института живописи, скульптуры и архитектуры им. И. Е. Репина под руководством Ю. Г. Боброва.
Информация со стенда музея Большого Меншиковского дворца
