Почти одновременно с основанием города на Заячьем острове в 1703 году по приказу Петра Первого была заложена и деревянная церковь в честь апостолов Петра и Павла. Через 10 лет на ее месте по проекту архитектора Доменико Трезини в День рождения Петра был заложен Собор. Через 8 лет были завершены наружные работы. Из Голландии за огромные деньги были выписаны часы с курантами. Над созданием иконостаса архитектор Зарудный и художники Т.Иванов и И.Телега трудились 4 года. 28 июня 1733 года накануне праздника св. апостолов Петра и Павла, храм был торжественно освящен. Строился он в течение 19 лет (1712-1733) при внимательном участии Петра I, Екатерины I, Петра II и Анны Иоанновны.
В 1756 году храм загорелся от удара молнии, особенно пострадал шпиль и установленные на нем куранты. В 1757-1758 гг. деревянные конструкции шпиля были заменены металлическими, выполненными архитектором Д. Журавским. Лишь через 20 лет часы были вновь установлены, и каждый час они играли мелодию национального гимна.
В 1924 году Собор стал музеем, с 1999 года здесь возобновилась богослужения в праздник храма.
Интерьер собора напоминает парадный зал дворца. Картины на стенах созданы известными художниками А. Матвеевым, Г. Гзелем и другими. Резной иконостас выполнен в виде триумфальной арки (проект И. Зарудного), а иконы для иконостаса - московским мастером А. Поспеловым. Напротив алтаря расположена великолепная позолоченная кафедра, украшенная статуями двух Апостолов. Царское место украшено резной золоченой короной и малиновым бархатом.
