История храма тесно связана с возникновением хутора Лог, который был основан в период строительства Грязе-Царицынской железной дороги в 1870 году. Вместе с хуторами Вилтов, Голенский и Трактир, хутор Лог входил в юрт казачьей станицы Ново-Григорьевской 2-го Донского округа Области Войска Донского. Изначально в 6 верстах от хутора Трактир была построена железнодорожная станция, получившая название Лог. Со временем вокруг станции начали селиться казаки из задонских хуторов, имеющие земельные наделы в районе станции Лог. Главной улицей хутора стала улица Садовая, отличавшаяся особой благоустроенностью.
Точные сведения о времени и обстоятельствах строительства храма святых апостолов Петра и Павла в селе Лог ограничены. Однако известно, что храм был возведен для обеспечивания духовного окормления местного казачьего населения, стремившегося иметь собственный приход для проведения богослужений и религиозных обрядов.
В советский период многие религиозные учреждения подвергались закрытию или использовались не по назначению. Однако конкретные данные о судьбе храма святых апостолов Петра и Павла в селе Лог в этот период отсутствуют.
С возрождением религиозной жизни в России в конце XX века храм святых апостолов Петра и Павла вновь стал действующим. В настоящее время он является центром духовной жизни села Лог и окрестных населенных пунктов. При храме отмечены случаи, которые прихожане связывают с чудесными исцелениями после молитв перед иконой Казанской Божией Матери и использования лампадного масла.
Архитектурные особенности храма отражают традиции православного храмового зодчества, характерные для сельских приходов того времени. Здание храма представляет собой классический образец церковной архитектуры с соответствующими элементами и пропорциями.
