Церковь Петра и Павла стала первым каменным зданием Перми – её строительство заняло 7 лет и закончилось в 1764 году. Она возникла не на пустом месте, а рядом с деревянной церковью, которая всего на пару лет «младше» Егошихинского завода.
В августе 1781 года Синод переименовал церковь в собор. Теперь название звучало внушительно: Градо-Пермский Петропавловский собор.
Здесь прошла торжественная церемония «открытия» города 18 октября 1781 года. Она началась с богослужения в Петропавловском соборе, а продолжилась торжественным молебном на соборной площади при пушечной пальбе и звоне колоколов.
Краевед Елена Спешилова в книге “Старая Пермь” пишет, что спустя год императрица Екатерина II пожаловала собору священные одежды, ризы, жертвенник, трех священников и одного диакона и многое другое.
Не отставали от императрицы и пермские купцы, и обыватели: собор украшался и пристраивался на протяжении еще почти полутора веков. В 1897 году при попечительстве Петропавловского собора была открыта церковно-приходская школа в деревне Горки за Егошихой.
После революции, как пишут в сети интернет без указаний на источники, «собор Петра и Павла был неоднократно обкраден».
В апреле 1929 года собор был закрыт в ходе антирелигиозной кампании. Исследователи пишут, что ликвидационная комиссия в составе представителя городской административной части, священника, участкового милиционера и других должностных лиц постановила разделить имущество собора.
Верующие получили три престола, алтарь, священные книги и другое имущество, а здание с оградой было отдано в ведомство коммунального хозяйства. Одно время в бывшем соборе располагался клуб железнодорожников, затем спецмастерские наркомата обороны.
В 1960-е годы здание передали на баланс паровозоремонтного завода. Многотиражная газета завода сообщает, что инициативу проявили «комсомольцы, которые решили оборудовать спортивный зал в полуразвалившейся церкви».
«А не сделали бы мы себе спортзал, так другие разобрали бы собор по кирпичу. Такие планы были», — приводит слова очевидца автор книги «Дорога ведёт через годы: 125 лет Пермскому МРЗ».
Кроме спортзала, который оборудовали в бывшей трапезной, комсомольцы завода на соборной площади устроили площадку для игры в волейбол, который в те годы был очень популярным видом спорта.
Работы по восстановлению здания начались в 1970-х годах. В 1987 году здание передали на баланс Пермской специальной научно-реставрационной производственной мастерской, а в 1990-е годы – верующим, после чего и началось подлинное восстановление храма.