Инициатива строительства храма возникла в 2000 году. 28 апреля того же года было издано постановление мэра Шелеховского муниципального образования № 362 «О создании Дирекции строительства храма святых апостолов Петра и Павла в г. Шелехове». Руководителем дирекции был назначен Арнольд Хаскелевич Ломоватский. Генеральным подрядчиком строительства стало ООО «Фотон» из Шелехова под руководством Константина Васильевича Панюшева.
Строительные работы начались 19 мая 2000 года. В 2002 году были завершены фундаменты и цокольный этаж. К 2008 году были возведены стены трапезной, колокольни и четверика. 23 августа 2008 года на здание колокольни был установлен купол с крестом. Однако в 2009–2010 годах строительство практически не велось из-за отсутствия финансирования и задержек в проектной документации.
12 апреля 2011 года настоятелем строящегося храма был назначен иерей Александр Куренков. 1 мая того же года он провел первое богослужение — благодарственный молебен. 12 июля 2011 года архиепископ Иркутский и Ангарский Вадим совершил первую Божественную литургию в храме. С этого времени богослужения стали проводиться регулярно.
В 2011–2012 годах при участии отца Александра были завершены работы по обустройству трапезной части храма, включая утепление помещения и возведение временного иконостаса. С апреля 2013 года приход вел строительство храма своими силами под руководством профессионального строителя Леонида Антоновича Лозового.
Важным этапом стало возведение железобетонного свода четверика храма 11–12 сентября 2013 года. В период с сентября 2013 года по август 2014 года были возведены барабаны на четверике для куполов с крестами. 12 июля 2014 года состоялось освящение крестов и куполов, а 18 июля и 25 августа были установлены малые и большой купола соответственно.
Архитектурно храм состоит из трех частей: колокольни, трапезной и четверика, каждая из которых возведена на специальных фундаментах, обеспечивающих сейсмоустойчивость до 9,5 баллов по шкале Рихтера. Стены выполнены из многослойной конструкции с железобетонной сердцевиной толщиной 270 мм и кирпичной кладкой снаружи и изнутри. Особенностью храма является отсутствие внутренних колонн в четверике; свод выполнен из монолитного железобетона с диагональными несущими балками.
Колокольня храма оснащена 11 колоколами, изготовленными весной 2007 года на колокольном заводе в Каменске-Уральском. Вес самого большого колокола составляет 5 тонн, самого маленького — 16 кг. На семи больших колоколах отлиты иконы. Часть колоколов является именными, подаренными различными организациями и жертвователями.
Благотворительную помощь в строительстве храма оказывали местные власти, предприятия и организации Шелехова и Иркутска, а также частные жертвователи. Особый вклад внес меценат Игорь Самсонович Гринберг и его семья.
С 2016 года продолжается благоустройство территории храма. В 2018 году была начата роспись в четверике храма, а в 2019 году установлен постоянный мраморный иконостас в алтаре. К 2020 году завершена реконструкция фасада колокольни и устройство святых ворот и ограждения храма.
