Экономическая история России. Рабочее движение в России и на Западе. История российской общественной мысли и общественно-политических движений.
В центре внимания П. находились вопросы гражданского и сословного права, истории русского права, законодательства Допетровской Руси.
Являлся специалистом в области истории революционного движения и Гражданской войны на территории Эстонии.
П. – специалист в области истории русского права.
Основная тема научных занятий — религиозная жизнь античного мира в эпоху эллинизма и Римской империи, особенно история раннего христианства, раннехристианская агиография (II–IV вв.), гностицизм (особенно школа Валентина), античная философия, религиозная жизнь Средиземноморья в период эллинизма и Римской империи, нетрадиционная религиозность в античном мире (магия, астрология, алхимия). Была подготовлена серия комментированных переводов ранних агиографических сочинений, которая со временем стала основой издания «Ранние мученичества. Переводы, комментарии, исследования» (СПб., 2017).
В разное время подготовил и издал русские переводы классических исследований Э. Р. Доддса «Язычник и христианин в смутное время. Некоторые аспекты религиозных практик в период от Марка Аврелия до Константина» (СПб., 2003; совм. с А. В. Петровым) и А. Д. Нока «Обращение. Старое и новое в религии от Александра Великого до Блаженного Августина» (СПб., 2011). Кроме того, под научной редакцией А. Д. Пантелеева был переиздан перевод трактата раннехристианского писателя Арнобия «Против язычников» (СПб., 2008).