Según la tradición, en la frontera norte de la Ciudad Vieja, durante la Campaña de Crimea de 1770, se encontraba la tienda de campaña del general A. V. Suvorov. Más tarde, en este lugar se construyó una iglesia de madera en honor a los santos Constantino y Elena. En ese momento, la población de Simferópol era de alrededor de 1,000 personas, sin contar a los militares. El templo era pequeño y pronto no pudo albergar a todos los feligreses. En 1801, el Santo Sínodo dio permiso para la construcción de una nueva iglesia, pero los trabajos comenzaron solo en 1805, cuando la parroquia reunió los fondos necesarios. El nuevo templo de madera era más espacioso y se construyó en aproximadamente un año. En otoño de 1806, fue consagrado en honor a los apóstoles Pedro y Pablo. Era un pequeño edificio rectangular con un campanario, fundido con restos de la casa de moneda de Ak-Mechet. La iglesia de madera era famosa por su hermoso iconostasio, pero no tenía frescos.

Veinte años después, la iglesia se deterioró y fue desmantelada. Pronto se construyó en la ciudad la catedral de Alejandro Nevski, a la que se trasladaron las campanas y los utensilios. Sin embargo, los habitantes quisieron revivir el templo de Pedro y Pablo, y entre 1866 y 1870 comenzó la construcción de un nuevo edificio. El proyecto fue desarrollado por el arquitecto Konstantin Lazarev. Los habitantes recolectaron 32,000 rublos, y el Sínodo asignó otros 23,000. La construcción avanzó rápidamente, pero los trabajos de acabado continuaron hasta 1870. El templo fue construido en estilo clasicista con elementos de la arquitectura rusa antigua y tenía un magnífico iconostasio. El edificio fue erigido en forma de cruz con un alto campanario. En 1870, la catedral fue consagrada en honor a los apóstoles Pedro y Pablo. En 1868, se abrieron en la catedral la administración parroquial y escuelas. En 1890, el patio de la iglesia fue cercado con una reja metálica y se plantaron árboles. En 1902-1903, los artistas pintaron la cúpula y las paredes, convirtiendo el templo en una joya.

En 1937, las autoridades prohibieron los servicios en la catedral, y el edificio fue utilizado como almacén. Con el tiempo, llegó a un estado de emergencia. A finales de la década de 1980, comenzó la restauración de la catedral. La arquitecta Olga Sergeeva y S. L. Belova encontraron documentos que les permitieron recrear la cúpula y el campanario. En la década de 1990, alpinistas y restauradores se encargaron de la restauración. El 12 de julio de 1991, se celebró nuevamente un servicio en el templo. En 2003, la catedral se convirtió en la catedral de la diócesis de Simferópol y Crimea. En 2004, en el vidrio del iconostasio apareció la impresión de un ícono, que se instaló para la veneración. En la catedral se guardan reliquias, incluyendo el ícono de la Santísima Trinidad con una parte de la túnica del Señor. En 2008, se celebró un servicio en honor al arzobispo Guriy Karpov. En 2016, sus reliquias fueron trasladadas a la catedral de Alejandro Nevski.