История прихода восходит к 1843 году, когда в станице Великопетровская находилась походная церковь упразднённого Уфимского казачьего полка, посвящённая апостолам Петру и Павлу.В 1846 году был официально образован церковный приход.
В июне 1857 года была освящена территория под строительство каменного однопрестольного храма. Строительство велось на средства Оренбургского казачьего войска, подрядчиком выступил купеческий сын Алексей Хохлов из Шадринска. К 30 июля 1860 года основные работы были завершены, включая возведение храма, каменного дома для священнослужителей и ограждений. Освящение церкви состоялось 30 декабря 1861 года благочинным священником Прокопием Агровым.
Архитектурно храм представляет собой каменное здание, выполненное в русско-византийском стиле. Он построен по образцовому проекту архитектора Константина Тона, включающему одноглавый храм с колокольней. Здание прямоугольное в плане с полукруглой апсидой, вход расположен с западной стороны.
В советский период, летом 1935 года, приход был закрыт, колокола сняты и отправлены в переплавку. Здание храма использовалось под зерносклад, а затем как гараж-мастерская для тракторов. В июле 1946 года храм был временно возвращён верующим, однако в апреле 1950 года вновь закрыт и использовался для хозяйственных нужд.
В конце 1990-х годов здание храма было признано памятником культурного наследия Российской Федерации и возвращено Русской Православной Церкви. В начале 2000-х годов начались восстановительные работы, основным благотворителем которых выступил предприниматель из города Карталы Владимир Романович Елистратов.
