Настоящее имя - Алексей Иванович Еремеев.

В детстве будущий писатель отличался крутым нравом, за что получил прозвище «Ленька Пантелеев» по имени известного петроградского налетчика тех лет. Его он и оставил в качестве литературного псевдонима.

Родился в Петербурге в семье казачьего офицера. Учился во 2-м Петроградском реальном училище. В годы Гражданской войны семья часто переезжала, Алексей много болел.

В юные годы скитался по стране, перебиваясь мелкими заработками, воровал. Вернувшись в Петербург, оказался в Школе социально-индивидуального воспитания имени Достоевского (ШКИД). Здесь познакомился с Григорием Белых, в соавторстве с которым в 1927 году выпустил книгу «Республика ШКИД». В течение короткого времени книга была многократно переиздана, переведена на многие языки.

В годы Великой Отечественной войны Пантелеев долгое время оставался в осажденном Ленинграде, писал заметки о блокадной жизни. После войны Пантелеев много пишет, дружит с Е. Л. Шварцем, К. И. Чуковским.