Родился в семье священника Захарии Ивановича Белоликова и его супруги Марии Ивановны. С детских лет был духовно близок к святому Иоанну Кронштатдскому.
Окончил Кирилловское духовное училище в 1894 году, Новгородскую духовную семинарию в 1900 году, Киевскую духовную академию в 1904 году со степенью кандидата богословия (тема кандидатской работы: «Отношение Вселенских Соборов к творениям церковных писателей»).
7 августа 1903 года принял монашеский постриг с именем Пимен. Затем возведён в сан иеродиакона, с 3 июня 1904 года - иеромонаха.
Миссионер12 августа 1904 года назначен в Урмийскую православную духовную миссию на северо-западе Персии.
С 7 июля 1906 года - помощник начальника Урмийской миссии.
Быстро изучил древнесирийский и новосирийский языки, тюркские наречиям и проповедовал среди сирийских несториан, перешедших в православие, защищал их интересы перед персидскими властями, преподавал в училище при миссии, Занимался научными трудами, переводил раннехристианские сирийские тексты (в частности, «Сказание о славных делах Раббулы, епископа благословенного города Ургэй (Едессы)» - биографию древнего сирийского святого, боровшегося против несторианства, «Житие блаженного Мар-Евгена, начальника иноков страны Низибийской на горе Изла»). Издавал миссийский журнал «Православная Урмия». Написал небольшую книгу «Православная Урмия в годы персидских смут» (Киев, 1911). Работал над магистерской диссертацией об одном из древнесирийских письменных источников.
С 6 сентября 1908 года возведён в сан игумена.
С 3 марта 1911 года - ректор Александровской Ардонской духовной семинарии с возведением по должности в сан архимандрита. Уделял много времени воспитанникам, преподавал курс Нового Завета, восстанавливал расстроенный бюджет семинарии. Занимался духовным просвещением православных осетин.
Постепенно у архимандрита Пимена крепло намерение вернуться в Миссию. Кроме этого в это время в Персии начались беспорядками и волнения. Вновь понадобились опыт и знания отца Пимена.
С 25 июля 1912 года - вновь помощник начальника Урмийской миссии.
С 8 октября 1914 года - ректор Пермской духовной семинарии. Был соратником правящего архиерея Пермской епархии епископа Андроника (Никольского). Руководил трезвенническим движением в городе. В хронике проводов владыки Пимена из Перми в 1916 году указывалось: «Он был истинным пастырем, был безсребреником, помогал направо и налево».
7 июля 1916 года назначен начальником Урмийской духовной миссии с возведением в сан епископа. 6 августа 1916 года в Петрограде хиротонисан во епископа Салмасского. Перед отъездом в Урмию вновь побывал в Перми.
Архиерей в СемиречьеС 3 июля 1917 года - епископ Семиреченский и Верненский, викарий Туркестанской епархии.
Прибыл в город Верный 11 октября 1917 года. Возобновил проведение народных чтений и бесед, по воспоминаниям большевиков народ шёл к нему с утра до вечера. Его авторитет был так велик, что советская власть серьёзно опасалась «двоевластия» в Семиречье. Осудил декрет о гражданском браке, добивался сохранения преподавания в школах Закона Божия. Организовал детский духовный кружок. Летом 1918 года воспрепятствовал изъятию церковных ценностей из кафедрального собора.
На страницах издававшейся в Китае, в Кульдже, и нелегально распространявшейся по Семиречью газеты «Свободное слово» поддерживал Белое движение и призывал к вступлению в его ряды. В своих проповедях призывал народ молиться «об избавлении от супостата». Осудил расстрел царской семьи. В то же время на Пасху 1918 года посетил раненых красногвардейцев в больнице Красного Креста.
Мученическая кончина16 сентября 1918 года в дом владыки ворвались красноармейцы из карательного отряда Мамонтова, отозванного с Семиреченского фронта. Епископа посадили на тачанку и увезли в загородную рощу Баума, где убили. Его тело было глубокой ночью тайно погребено верующими в парке рядом с кафедральным собором в старом семейном склепе Семиреченского генерал-губернатора. Позднее представители большевистской власти дистанцировались от этого преступления. Так, в своём романе «Мятеж» писатель-большевик Дмитрий Фурманов писал: «Безотчётность, безответственность… хулиганство мамонтовского отряда дошло, например, до того, что из домашней церкви пьяной ватагой был выхвачен архиерей и за городом расстрелян без суда, без предъявления должных обвинений». В то же время, по другим данным, убийство владыки было согласовано с местными руководящими советскими работниками и оформлено решением «полевого суда».