Приход села Тыловыл-Пельга учрежден определением Святейшего Синода от 19 июля 1849 года. В состав прихода вошли населенные пункты, ранее относившиеся к приходам сел Вавож и Сушинское. Первая деревянная церковь с престолом во имя святых апостолов Петра и Павла построена в 1851 году.
В 1859 году на средства елабужского купца Федора Григорьевича Чернова начато строительство каменного трехпрестольного храма. Главный престол освящен 9 октября 1861 года во имя святых апостолов Петра и Павла. Правый придел освящен 25 сентября 1860 года в честь Введения во храм Пресвятой Богородицы, левый - в честь трех святителей: Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста. Проект разработан вятским губернским архитектором Иваном Тимофеевичем Соловкиным.
В 1868 году при храме учреждено церковно-приходское попечительство, в 1869 году открыта двухкомплектная церковно-приходская школа. Деревянная церковь разобрана в 1873 году. В 1911 году рассматривался проект расширения храма, который не был реализован из-за начала Первой мировой войны.
В 1917 году храм получил в дар от Сарапульского женского Благовещенского монастыря икону Божией Матери «Августовская победа», связанную с событиями Первой мировой войны. Храм закрыт на основании указа Президиума Верховного Совета УАССР от 19 июня 1941 года, здание передано под культурное учреждение. По ходатайству прихожан в 1947 году богослужения возобновлены.
Архитектура храма выполнена в стиле позднего классицизма. Особенностью планировки является разделение на зимний (теплый) и летний (холодный) храмы. В зимнем храме расположены два малых придела, в летнем - главный престол. В храме сохранились старинные иконы, включая дореволюционные образы афонского письма.