Архитектором проекта выступил Андрей Петрович Аплаксин. Строительство храма было инициировано губернским секретарём П. И. Никольским, который выделил для этих целей участок площадью 1084 квадратных сажени.
В начале XX века посёлок Дибуны, ныне являющийся частью посёлка Песочный, переживал период активного развития, связанного с дачной застройкой. Постоянное население составляло около 500 человек, однако в летний период численность возрастала до 4 тысяч человек. В этих условиях возникла потребность в строительстве православного храма для обеспечивания духовного окормления местных жителей и дачников.
Архитектурное решение храма выполнено в неорусском стиле, характерном для начала XX века. Здание представляет собой белокаменный кубический объём с одной главой. Фасады украшены декоративными элементами, отражающими традиции древнерусского зодчества. Внутреннее убранство храма включало иконостас и росписи, выполненные в соответствии с канонами православной церкви.
Первым настоятелем храма стал священник Павел Харизаменов. В 1930-х годах он был репрессирован, а в 1942 году скончался во время блокады Ленинграда.
В советский период храм был закрыт, и здание использовалось для различных хозяйственных нужд. В результате этого внутреннее убранство и элементы декора были утрачены или повреждены. В последующие годы здание храма находилось в запущенном состоянии.
В 1990-х годах начались работы по восстановлению храма. Были проведены реставрационные мероприятия, направленные на восстановление архитектурного облика здания и воссоздание внутреннего убранства. В настоящее время храм святых апостолов Петра и Павла в Дибунах является действующим, в нём регулярно проводятся богослужения и церковные таинства. Здание храма включено в список объектов культурного наследия регионального значения.
