Храм во имя святых апостолов Петра и Павла в Салехарде (ранее село Обдорск) был заложен как первое каменное культовое сооружение на территории Ямала. Решение о строительстве принято в 1869 году после рассмотрения Тобольской Духовной Консисторией ходатайства местного общества. Первоначальные проекты предполагали возведение деревянного здания, однако купцы Плеханов, Неволин и Корнилов настояли на каменной постройке, аргументируя это долговечностью и экономической целесообразностью.
30 октября 1878 года утверждён проект трёхпрестольного храма с главным престолом во имя апостолов Петра и Павла и боковыми приделами святителей Василия Великого и Николая Чудотворца. Строительство начато в 1886 году под руководством купца Ивана Корнилова, однако из-за инженерных сложностей возведения на вечной мерзлоте работы приостановлены. В 1889 году руководство проектом принял тобольский епархиальный архитектор Готлиб (Богдан) Цинке, выпускник Санкт-Петербургской Академии художеств.
Освящение храма совершено 4 сентября 1894 года епископом Тобольским и Сибирским Агафангелом (Преображенским). Здание выполнено в эклектичном стиле с шатровой колокольней высотой 56.6 метров. При храме существовала белокаменная арочная ограда и некрополь для почётных горожан.
В октябре 1930 года храм закрыт советской властью. Помещения использовались как общежитие для спецпереселенцев, овощехранилище и архив. В этот период уничтожены колокольня, купола и ограда, изменена внутренняя планировка. Возрождение приходской жизни началось в 1988 году с регистрации православной общины. 11 июля 1991 года епископ Тобольский и Тюменский Димитрий (Капалин) совершил чин повторного освящения.
С 1991 по 1998 годы проведена реставрация с восстановлением исторического облика. В 2011 году храм получил статус кафедрального собора новообразованной Салехардской епархии. К числу сохранившихся святынь относится дореволюционная икона святителя Николая Мирликийского, обретённая в 2015 году.