Die Dokumente des CGA UR enthalten keine Informationen über den Bau der ersten Schutzkirche, aber es ist bekannt, dass zu Beginn des 18. Jahrhunderts eine Schutzkirche existierte, die an die Kirche zu Ehren des Heiligen Leontius von Rostow angebaut war. Laut dem Kirchenbau-Diplom, das am 6. Oktober 1767 von Bischof Bartholomaius ausgestellt wurde, wurde in der Sarapuler Palastgemeinde anstelle der alten Kirche eine neue Holzkirche erbaut, die am 15. März 1770 zu Ehren der Schutzherrin der Heiligen Gottesmutter geweiht wurde. In der Nacht vom 9. Juni 1776 brannte sie jedoch zusammen mit der Leontius-Kirche nieder.

Am 2. Juli 1776 erteilte Bischof Lawrentius ein Diplom zum Bau einer neuen Holzkirche der Schutzherrin. Neun Jahre später brannte auch diese nieder. Am 5. August 1785 wurde ein neues Diplom für den Bau einer steinernen Schutzkirche mit einer Kapelle zu Ehren des Leontius von Rostow ausgestellt. Die Kirche wurde mit Mitteln der Gemeindemitglieder erbaut und 1788 fertiggestellt. Sie hatte drei Altäre: den Hauptaltar zu Ehren der Schutzherrin der Heiligen Gottesmutter, der 1873 geweiht wurde, den rechten zu Ehren des Heiligen Nikolaus des Wundertäters, der am 9. November 1791 geweiht wurde, und den linken zu Ehren der heiligen Märtyrer Flora und Lavra. Der Name der Kirche gab den Namen dreien Straßen der Stadt: Boshche-Pokrovskaya, Malo-Pokrovskaya und Nikolskaya.

Im Jahr 1822 wurde mit Mitteln des Kaufmanns Stefan Ivanovich Vechtomov ein steinerner Glockenturm erbaut, in dessen unterem Geschoss ein Tempel eingerichtet wurde, der am 2. Juli 1882 zu Ehren der heiligen Apostel Petrus und Paulus geweiht wurde.

Bis 1854 gehörten die Bewohner mehrerer Dörfer zur Gemeinde der Schutzkirche, und bis 1916 waren Kapellen in Ust-Sarapul, Sigaevo, Kostino, Lubyanka, Nepryaha und eine Hauskirche bei der N.V. Smagin Wohltätigkeitsanstalt ihr zugeordnet.

Im Jahr 1902 wurden der Tempel und der Glockenturm mit Mitteln des Kaufmanns Nikolai Vasilievich Smagin und seiner Frau Anna Vasilievna renoviert. Drei Jahre später finanzierten sie auch den Ausbau der Peter-Pauls-Kirche nach dem Entwurf des Architekten I.A. Charushin, indem sie einen Speisesaal mit zwei Seitenkapellen hinzufügten: zu Ehren des Heiligen Seraphim von Sarow, der am 27. November 1905 geweiht wurde, und zu Ehren der Begegnung des Herrn, die am 26. November 1906 geweiht wurde.

Dokumente über die Schließung der Peter-Pauls-Kirche sind nicht vorhanden, aber es ist bekannt, dass sie am 23. Mai 1932 auf Anordnung des Exekutivkomitees der Udmurtischen Oblast geschlossen und in eine Bäckerei umgebaut wurde.

Ende des 20. Jahrhunderts wurde der Kirchenkomplex bei der Privatisierung des Sarapuler Brotwerks an die Russisch-Orthodoxe Kirche übertragen. In den Jahren 2010-2012 fand eine Restaurierung statt, die von der OAO NK „Russneft“ finanziert wurde. Bei der Eröffnung am 11. Oktober 2012 waren der Metropolit von Izhevsk und Udmurtien Nikolai, der Präsident der Udmurtischen Republik Alexander Volkov und der Präsident der OAO NK „RussNeft“ Mikhail Gutseriev anwesend. Im Jahr 2014 begannen die Innenmalereien der Kathedrale mit Mitteln von V.A. Ulanov.