Монастырская церковь св. Пантелеимона представляет собой крестовокупольный храм с 5 главами.

 Греческая надпись над дверью нарфика гласит, что храм сооружен в 1164 году по приказанию Алексея Комнина. Как теперь установлено, это был сын Константина Ангела и порфирородной Феодоры, дочери Алексея I Комнина. Уже сама надпись указывает на связь росписи с Константинополем, поскольку фигурирующий здесь заказчик был членом царской семьи. Стиль фресок только подтверждает свидетельство приведенной надписи.

Грубо записанные фрески начали расчищать в 1920-х гг по инициативе русского искусствоведа  Николая Львовича Окунева, первым отметившего их исключительное значение для истории византийской живописи. Открытые фрески действительно вносят ряд существенных коррективов в наши традиционные суждения о стиле XII века.

 Апсида церкви св. Пантелеймона украшена изображением Причащения под двумя видами (первоначальная роспись конхи утрачена). Ниже размещен святительский чин, в центре которого, под окнами, два ангела с рипидами фланкируют Этимасию с символом св. Духа, распятием и терновым венцом (эта композиция представляет в символической форме  литургическое жертвоприношение, или Поклонение агнцу). В конхе диаконника зритель видит полуфигуру Иоанна Предтечи, в конхе жертвенника — полуфигуру Богоматери Оранты. Под ними представлены по две фигуры диаконов. По сторонам от алтарной преграды написаны два изображения иконного типа: Богоматерь с младенцем Христом и св. Пантелеймон . По стенам фрески идут тремя рядами . Нижний ряд занят фигурами фронтально стоящих святых, два верхних ряда заполнены евангельскими сценами, от которых уцелели значительные фрагменты Рождества Богородицы, Введения во храм, Сретения, Преображения, Воскрешения Лазаря, Входа в Иерусалим, Снятия со креста и Оплакивания. Нарфик был украшен сценами из жизни св. Пантелеймона, а боковые помещения, перекрытые куполами, хранят фрески с изображениями Пантократора, Христа-священника и фигур различных святых.

     Фрески в Нерези исполнены не одним, а тремя или четырьмя мастерами. Главный художник закрепил за собою, как это обычно водилось, наиболее ответственные и лучше освещенные участки. Ему следует приписать большинство фигур святых на стенах и фигуры отцов церкви в апсиде, а также сцены Рождество Богоматери, Введение во храм, Сретение, Преображение, Вход в Иерусалим, Снятие со креста и Оплакивание Христа. Это уверенный в себе мастер. Он пишет легко, смело, а высветления накладывает настолько сочной кистью, что порою они образуют рельефный слой краски. И складки одеяний, и света на лицах, и даже отдельные блики он подвергает сильнейшей линейной стилизации. Линия в его руках — совершенное средство для достижения нужных эмоциональных акцентов. Среди красок он отдает предпочтение суровым и плотным цветам, помогающим ему выявить, когда это необходимо, драматизм ситуации. Он любит контрастное сочетание темной зеленоватой карнации с яркими белыми светами, образующими почти орнаментальные плетения. Его ближайший помощник, исполнивший композицию Евхаристии и фигуры воинов на южной стене западного рукава, работает в менее уверенной манере и пишет более жидко. Два ученика, подвизавшиеся в нарфике и в смежных с ним угловых помещениях, еще более уступают главному мастеру. Рисунок у них несколько сбитый, они хуже чувствуют форму, лица их фигур лишены концентрированного психологизма, их краски бледные и плоские. По-видимому, главный мастер и его помощник использовали здесь местные силы. Но все говорит за то, что сами они приехали из Константинополя и что они занесли в Македонию традиции столичной живописи. На это указывают и чисто греческие типы лиц в исполненных ими фресках, находящие себе ближайшие аналогии в миниатюрах столичных рукописей, и строгий, точный рисунок, и необычайно высокий уровень техники, и наконец смелые приемы линейной стилизации, являвшиеся по тому времени последним словом константинопольского искусства.