Храм був побудований на початку XIX століття на прохання і на кошти жителів нового міста Сімферополя. Християнське населення Сімферополя вкрай потребувало просторому храмі, тому що маленька Костянтино - Еленінская церква не могла вже вмістити всіх парафіян.
Сучасний архітектурний вигляд собору поєднує елементи різних стилів: класичні форми органічно поєднуються з формами давньоруського зодчества. Високі вікна прикрашені білокамінними лиштвами. Верхню частину будівлі прикрашає ступінчастий карниз і закомари , в яких влаштовані круглі ніші.Вінчає будівлю світловий барабан з куполом луковичной форми.
При вході в собор влаштована паперть - ганок . Кам'яна сходи ведуть до входу , над яким витягнулася до неба струнка дзвіниця. Головний вхід обрамлений тонкими напівколонами , радують око яскраві мозаїчні зображення Ісуса Христа , святих Петра і Павла , на честь яких названий храм.
Внутрішнє оздоблення храму прекрасно. У храмі два придела : на честь святого Іоанна Кронштадтського і святого Серафима Саровського. З 2003 року Петропавлівського собору надано статус кафедрального .
.