В результате, в 1833–1834 годах в Черноисточинске был построен первый деревянный храм во имя святых апостолов Петра и Павла. Однако в ночь с 16 на 17 января 1854 года этот храм сгорел из-за неисправности алтарной печи. После пожара богослужения временно проводились в каменном здании местного училища, а затем, на берегу заводского пруда, была возведена временная деревянная церковь, освящённая 4 ноября 1856 года.
Параллельно, 17 сентября 1856 года, началось строительство нового каменного храма на средства заводовладельцев Демидовых. Строительство продолжалось несколько лет, и 28 октября 1862 года новый храм был освящён во имя святых апостолов Петра и Павла.
Архитектурно храм представляет собой пример эклектики, сочетая элементы классицизма и русско-византийского стиля. Здание отличается симметричной композицией с центральным куполом и колокольней, украшенной декоративными кокошниками и барочными элементами. Внутреннее убранство храма включает трёхъярусный иконостас, завершающийся аркой с золочёной резьбой.
В советский период, в 1941 году, храм был закрыт, однако уже в 1944 году здание было передано единоверческой общине и богослужения возобновились.
