La Catedral de San Pedro y San Pablo se encuentra en una elevación que desciende hacia la llanura del río Ushayka. Esta área es conocida desde el siglo XVII como "Mujin Búgor", nombrada en honor al bandido Mujin, que fue famoso en los bosques cercanos a finales del siglo XVII y principios del XVIII. Antes de la construcción del templo, había una cruz de madera y una capilla durante mucho tiempo.

El templo fue erigido a principios del siglo XX según el proyecto del arquitecto A. I. Langer en estilo neorruso. El altar principal, dedicado a los apóstoles Pedro y Pablo, fue consagrado en 1911. El altar sur, dedicado a San Juan Bautista, fue consagrado en 1913, y el norte, en honor al Nacimiento de la Santísima Virgen, en 1915. Los servicios se detuvieron en 1938, y en 1940 se instalaron almacenes de una destilería aquí. En 1945, los servicios se reanudaron. En las décadas de 1950 y 1990, la Catedral de San Pedro y San Pablo y la Iglesia de la Santísima Trinidad fueron las únicas iglesias ortodoxas en funcionamiento en Tomsk.

La característica del edificio del templo radica en su decoración y detalles, realizados en ladrillo rojo y arenisca amarilla. La fachada está adornada con azulejos de terracota.

Hoy en día, en la Catedral de San Pedro y San Pablo funcionan una escuela dominical, un club juvenil y una biblioteca.

Las principales reliquias del templo incluyen una cruz-relicario con partículas de las reliquias de 24 santos y tierra de Éfeso del sepulcro del apóstol y evangelista Juan el Teólogo.

En la colección de íconos de la iglesia se encuentran el ícono de los Santos Apóstoles Pedro y Pablo con partículas de sus reliquias y el ícono de la Señal de la Madre de Dios, realizado por los iconógrafos tomskitas I. Pankrychev y S. Veprev. Especialmente para la consagración de la catedral, se trajeron de Monte Athos a Tomsk cuatro íconos en tablas de ciprés: "La Presentación de la Santísima Virgen en el Templo", "El Nacimiento de Cristo", "La Decapitación de San Juan Bautista" y "El Manto de la Santísima Virgen", creados por monjes-iconógrafos de Athos.

El ícono milagroso es la imagen de San Nicolás de Mira, que sobrevivió a un incendio nocturno durante las festividades de Epifanía en 1986. El fuego se apagó por sí mismo, llegando al ícono sin intervención humana. Las huellas del incendio aún son visibles en el marco carbonizado del ícono.