Храм начали возводить в 1863 году на средства купца Андрея Наумовича Головачева, тогда на окраине Самары была заложена однопрестольная приходская церковь. Строительство длилось всего 2 года, а в сентябре 1865 года церковь освятили. Храм во имя апостолов Петра и Павла в Самаре был выполнен в русском храмовом стиле. Его венчали две шатровые главки и колокольни. Внешние стены были оштукатурены и выбелены. Первоначальные размеры составляли 9 на 17 метров.
В 1866 году при храме открыли приходскую школу для мальчиков вместимостью 60 человек. В 1882-1884 годах его реконструировали. В результате чего появились боковые приделы, которые были расположены симметрично друг другу возле колокольни и трапезной. Размеры же обители остались прежними. В июне 1884 года был освящен правый придел, где установили аркообразный трехъярусный иконостас.
Храм во имя апостолов Петра и Павла в Самаре приобрел свой современный вид в конце 19 века благодаря проекту самарского архитектора А.А. Щербачева, который и перестроил здание. В результате за счет возведения пристроев был увеличен в два раза объем боковых приделов. Внутренне убранство также переделали. Были обновлены иконостасы и заново расписаны стены (работу выполнил мастер И.В. Белоусов).
Во времена советской власти храм во имя апостолов Петра и Павла был закрыт (в 1939 году), здание стали использовать под военный склад, а позже здесь разместили конюшни. В конце Великой Отечественной войны он был возвращен верующим. Церковь была капитально отремонтирована, расписана и оборудована той утварью, которая уцелела от других разрушенных храмов.
