Каменный храм во имя святых первоверховных апостолов Петра и Павла в селе Карповка был возведен в первой четверти XIX века. Источники указывают на две основные версии строительства: по одной — храм строился с 1770-х годов на средства местных помещиков и силами прихожан, по другой — строительство велось в 1821 году на средства графа В.В. Орлова-Денисова, потомка казачьего генерала Карпа Денисова, в честь которого названо село. Архитектурный стиль сооружения соответствует классицизму, что делает вторую версию более вероятной.
Храм представляет собой четверик с массивным световым барабаном, увенчанным сферическим куполом. Центральный вход оформлен классическим фронтоном на каменных колоннах. С восточной стороны расположена полукруглая апсида, с западной — четырехъярусная колокольня пирамидальной формы. В архитектурном декоре прослеживаются характерные для классицизма элементы: рустовка, пилястры, сандрики.
В 1930-е годы храм был закрыт, здание использовалось как клуб, затем как госпиталь в период Сталинградской битвы. В послевоенные годы колокольня была разобрана для строительства дамбы через реку Карповку, а основное здание использовалось как складское помещение. Реставрационные работы начались в 1998 году, в ходе которых была восстановлена колокольня. Богослужебная жизнь возобновилась в 1993 году, еще до начала полномасштабной реставрации.