С раннего детства Юрий был увлечен флотом. Отец, актер А.П. Пантелеев, после революции ставил первые советские фильмы. Его хорошо знали на флоте. С отцом на кораблях нередко бывал и сын. В 1918 году он посещал вольнослушателем занятия в клубе военных моряков, где преподавали известные специалисты. Тогда же Юрий поступил в команду молодых военморов-добровольцев, которые охраняли флотские учреждения [981] .

В мае 1918 – мае 1919 года Пантелеев был начальником команды при Верховной морской коллегии. В мае-августе 1919-го, январе 1920 – январе 1921-го, июне 1921 – мае 1922 года он состоял командиром 1-го морского отряда всеобуча. В промежутках между командованием отрядом всеобуча молодой моряк был начальником отряда сторожевых судов по охране реки Невы (август 1919 – январь 1920 года) и командиром отряда связи и разведки при штабе 7-й армии (январь – июнь 1921 года) [982] .

После того как 18 августа 1919 года английские торпедные катера атаковали Кронштадт, было решено организовать сторожевую службу; на малых глубинах действовали вооруженные парусники под командованием Пантелеева. Они патрулировали до ледостава и не допустили прохода английских катеров, которые ранее пробирались для связи с агентами в Петрограде. В дни ликвидации Кронштадтского мятежа (март 1921 года) Пантелеев командовал отрядом лыжников, которым предстояло действовать на льду Финского залива. Отряд проводил разведку подступов к Котлину. Комсомольцы указывали дорогу наступавшим войскам. За участие в операции Пантелеев и еще 9 лыжников были награждены орденами Красного Знамени [983] .

После окончания курса штурманов в первом походе советского парусного торгового судна «Лауристин» за границу, в Эстонию (лето 1921 года), моряк являлся помощником капитана [984] .

В мае 1922 – апреле 1923 года Пантелеев был младшим штурманом, в апреле-декабре 1923 года – старшим штурманом линейного корабля «Марат». В декабре 1923 – феврале 1925 года моряк учился в штурманских классах Специального курса комсостава ВМС РККА [985] .

Во время учебы Пантелеев участвовал в переходе посыльного судна «Воровский» на Тихий океан. Плавание было начато 12 июля 1923 года, закончено во Владивостоке 20 ноября 1924 года. Курс пролегал через Северное море, Гибралтар, Суэцкий канал, Красное море, Индийский океан, Малаккский пролив. Впервые моряк побывал в портах разных стран [986] .

После окончания курсов моряка направили на Черное море. В феврале-июле 1925 года он был штурманом подводной лодки «Политрук», в июле 1925 – апреле 1926 года – старшим помощником командира эсминца «Шаумян», затем до декабря 1928 года – старшим штурманом крейсера «Червона Украина». Далее до октября 1930 года Пантелеев служил помощником начальника отдела боевой подготовки штаба Морских сил Черного моря. С октября 1930 по апрель 1933 года Пантелеев учился на военно-морском факультете Военно-морской академии имени К.Е. Ворошилова. В апреле-июне 1933 года он состоял помощником начальника сектора Управления боевой подготовки Морских сил РККА [987] .

Летом 1933 года Пантелеева направили начальником штаба Экспедиции особого назначения (ЭОН-2). В то время с Балтийского моря по Беломорско-Балтийскому каналу переводили корабли для флотилии на Севере. Первая экспедиция перевела из Кронштадта в Мурманск 2 эсминца, 2 подводные лодки и 2 сторожевых корабля. ЭОН-2 должна была доставить эсминец, сторожевой корабль, подводную лодку и 2 тральщика. С кораблей сняли все, что можно. Так как осадка эсминца оказалась более допустимой, на пути до канала его пришлось поставить в плавучий док. Несмотря на узкий фарватер, с помощью буксиров суда доставили до Белого моря благополучно. Корабли пришли в Мурманск. А Пантелеева оставили начальником штаба Северной военной флотилии. Молодые штабные работники исследовали новый для них театр, подбирали места базирования кораблей будущего Северного флота [988] .

Пантелеев исполнял должность начальника штаба Северной военной флотилии в июне 1933 – апреле 1935 года. С апреля 1935 по ноябрь 1936 года моряк был начальником штаба 1-й бригады подводных лодок Черноморского флота. Когда установили персональные звания, он получил звание капитана 2-го ранга [989] .

С ноября 1936 до августа 1938 года Пантелеев командовал 2-й бригадой подводных лодок Черноморского флота [990] . На бригаде был придуман и освоен интересный тактический ход. Несколько «малюток» шли на буксире крейсера в подводном положении и, получив по телефону с крейсера информацию о цели, направлялись в атаку. Позднее Пантелеев писал: «Много времени и сил мы отдали этому тактическому приему. А жизнь в первые же месяцы Отечественной войны показала, что он не годится. Но было бы несправедливо утверждать, что усилия наши затрачены впустую. Эта учеба принесла свою пользу, она впоследствии помогла подводникам в отработке взаимодействия с авиацией. Но вообще-то было бы куда целесообразнее в то время учить подводников другому – без промаха поражать быстроходную цель на свободном зигзаге. К сожалению, тогда это было трудно организовать: не было быстроходных и маневренных кораблей-целей. Учиться атаковать вражеские корабли на зигзаге, да еще идущие в сильном охранении, пришлось уже в тяжелые дни войны. Не сразу, но научились и этому…» [991]

В августе 1938 – октябре 1939 года Пантелеев состоял членом, а затем председателем Постоянной приемной комиссии Наркомата ВМФ [992] . Пришлось принимать новые корабли, вступавшие в строй на Тихом океане. Командующий Тихоокеанским флотом И.С. Юмашев, присмотревшись к Пантелееву, предложил ему стать командиром бригады заграждения и траления. Моряк согласился. Однако в Москве для него готовили другую должность. Когда Пантелеев прибыл к наркому ВМФ Н.Г. Кузнецову, тот уточнил по телефону у Сталина назначение моряка начальником штаба Балтийского флота и обратил его внимание на опасность со стороны Финляндии [993] .

С октября 1939 года Пантелеев являлся начальником штаба Балтийского флота. 28 ноября командующий Ленинградским военным округом К.А. Мерецков предупредил о том, чтобы моряки были готовы ко всему. 30 ноября начались бои на границе с Финляндией. Флот развернул подводные лодки и дозорные корабли, вел воздушную разведку, поддерживал наступление войск артиллерией фортов. Моряки заняли десантами острова в Финском заливе. Подводники действовали на неприятельских коммуникациях. Лично Пантелеев по приказу командующего флотом В.Ф. Трибуца возглавил разведку боем острова Колписари у входа в порт Котка. Отряд кораблей (лидер «Минск», 2 эсминца и несколько катеров) приблизился к острову, пока вражеская батарея не открыла огонь. Подавить орудия не удалось. Установили хотя бы точное место батареи. На память о первом морском бое Пантелеев сохранил осколок снаряда, попавший в меховой воротник реглана. Другие стрельбы советских кораблей по береговым целям также были малоэффективны из-за отсутствия корректировщиков. В воспоминаниях Пантелеев отметил немало недостатков в действиях Балтийского флота [994] .