Первоначально, в 1761 году, на месте нынешнего собора была построена деревянная церковь во имя святых апостолов Петра и Павла. В 1793 году храм был перестроен и обновлен.
В 1905 году на месте старой церкви был возведен новый каменный храм с колокольней, на которой размещалось семь колоколов общим весом около 200 пудов. В церкви имелось три престола: центральный в честь апостолов Петра и Павла, правый — во имя Покрова Божией Матери, левый — в честь Сретения Господня. К 1930-м годам в храме насчитывалось 89 икон, 50 из которых составляли трехъярусный иконостас. Значительная часть этих икон была написана местным мастером Иваном Яковлевичем Новаковичем, председателем приходского совета Петропавловской церкви.
В 1929 году храм был закрыт, его имущество передано Союзу воинствующих безбожников, иконы и иконостас были уничтожены, а колокола сданы в «Рудметалторг». В 1942 году, во время Великой Отечественной войны, богослужения в храме были возобновлены. В 1950 году храм получил статус кафедрального собора.
