Двухпрестольная церковь Святых Петра и Павла на Мясницкой площади была построена в так называемом «русском» стиле, варьировавшим формы и мотивы древнерусской архитектуры XVII века. Это была самая вместительная из городских церквей, рассчитанная на пятьсот пятьдесят человек.

В 1893 году от гласных городской думы Юлиана Филипповича и Петра Матвеевича Добровольского поступило предложение построить на Мясницкой площади церковь. Купец П.П. Шилов пожертвовал на строительство храма 45 тысяч рублей. Проект был подготовлен местным архитектором С.И. Гущиным. Освящение места постройки состоялось 16 мая 1896 года. В 1897 году во время своего визита в город, место строительства храма посетил Иоанн Кронштадтский.

В 1899 году закончили возведение фундамента. К середине 1900 года стены возвели до окон и чтобы дать возможность почве осесть и укрепиться зданию, работы временно приостановили. В июне 1904 года подрядчики по строительству храма доложили в управу о постановке крестов во вновь отстроенной церкви, а в ноябре на звоннице установили колокола пожертвованные Евдокией Дмитриевной, вдовой священника Троицкой церкви. Иконостас выполнили исключительно на средства купца Петра Шилова, на который он дополнительно пожертвовал 10 тысяч рублей. Алтарь был выполнен из соснового дерева, а остальные его части, как-то: колонны, рамы и орнаменты, резьба — из липового. Фон окрашен масляной краской, а затем эмалевой. Заднюю сторону окрасили масляной краской.

Все украшения и съемные части иконостаса позолочены. Роспись была выполнена мастерами иконописной мастерской Ивана Евстафьевича Гетмана, он же выполнил три престола из дуба, крышки из кипарисового дерева. Освящение вновь построенного храма вначале предполагали совершить в день праздника святых апостолов Петра и Павла — 29 июня 1906 года, но не успели. После того, как в июле благочинный таганрогских церквей отец Баландин возвратился из Екатеринослава и привез оттуда антиминсы, церковь освятили 17 сентября 1906 года. На торжестве освящения присутствовали начальник войска Таганрогского округа и города генерал-майор В.А. Шмидт, городской голова П.Ф. Иорданов, полицеймейстер С.Н. Джапаридзе, члены управы. По окончании богослужения состоялся парад войск местного гарнизона, после чего благочинный отец Баландин произнес торжественное слово.

Спустя 13 дней батюшка Петропавловской церкви получил письмо с приказанием не совершать в храме ни одной требы. Объяснялось это тем, что работа новой церкви привела к значительному оттоку прихожан из других — Никольской и Митрофаниевской.

Постановление Екатеринославской духовной консистории о признании Петропавловской церкви бесприходной городская управа предложила думе обжаловать в Святейший Синод. Целый год после этого церковь не исполняла требы и только в сентябре 1907 года обер-прокурор Святейшего синода распорядился объявить храм Петра и Павла самостоятельно-приходским, отделить приход и возвратить настоятеля храма отца Иоанна Шатуленко. Первым старостой церкви, еще в сентябре прошлого года, избрали Г.В. Бебешина. П.П. Шилов и С.И. Логачев от этой должности отказались.

В 1908 году П.П. Шилов был награжден орденом св. Анны III степени, также ему было пожаловано звание потомственного почетного гражданина.

2 августа 1910 года П.П. Шилов скончался и был похоронен в ограде церкви. Именем Шилова назвали одну из улиц города недалеко от Петропавловской церкви, в Советское время переименованную в Рабочую.

В начале 1934 года храм закрыли, а помещение отдали для размещения цыган. В 1936 году храм разобрали, использовав кирпич на постройку общеобразовательной школы №29.