Dans les années 60 du XIXe siècle, les habitants de Jouraïlovka décidèrent de construire un temple, ce qui était lié à la croissance rapide de la ville et à l'inclusion de leur territoire dans celle-ci. La population de Jouraïlovka, ainsi que des hameaux et villages voisins qui devinrent plus tard partie de la paroisse de Pierre et Paul, augmentait. On estimait qu'il y avait environ 3 000 fidèles, parmi lesquels des paysans d'État, des bourgeois, des marchands et des nobles.

L'assemblée paroissiale décida d'ériger un temple en l'honneur des apôtres Pierre et Paul, car il n'y avait pas de temple dédié à ces saints dans la ville, et les autels dans d'autres églises nécessitaient des réparations ou avaient été détruits. Avant cela, les habitants de Jouraïlovka fréquentaient l'église de la Nativité de la Sainte Vierge. Les initiateurs de la construction étaient des paroissiens qui dirigèrent le comité de construction. Parmi eux se trouvaient les marchands kharkoviens Ivan Vassilievitch Iakovlev avec sa femme Pelagie, Alexeï Ivanovitch Levchenko, Ivan Gavrilovitch Vikhrev, Anna Ilinichna Tchecherina et le paysan Dmitri Petrovitch Stronov. En 1870, Ivan Vassilievitch Bolotov légua 25 000 roubles pour la construction du temple, qui devait être construit en premier après sa mort. Bolotov, marchand de première guilde, faisait du commerce et faisait des dons aux églises, mais à la fin de sa vie, il décida de soutenir un grand projet. À cette époque, il était courant parmi les riches de laisser de grosses sommes pour des œuvres de charité, ce qui était considéré comme une caractéristique nationale des Slobojans.

Après avoir soumis une demande à la Consistoire, le projet du temple, élaboré par l'architecte diocésain, fut approuvé, et en 1872, la construction commença. Le comité de construction, qui comprenait les marchands Iakovlev et Levchenko, ainsi que le paysan Stronov, acquit un terrain auprès de la générale Kozlianinova pour la construction du temple. Plus tard, un autre terrain fut acheté pour la maison du prêtre et du diacre. Le plan du terrain et l'acte de vente furent remis à la Consistoire spirituelle en 1882 par le premier recteur de l'église de Pierre et Paul, Nicolas Pantelimonov.

D'ici 1875, le temple était construit en forme de navire avec trois autels. Du côté sud, une maison pour l'école paroissiale fut construite. Le 21 septembre 1875, l'archevêque Savva consacra le chœur nord, où se trouvait l'autel en l'honneur du bienheureux Basile, le saint patron de Basile Bolotov. L'autel principal en l'honneur des apôtres Pierre et Paul fut consacré par l'évêque Veniamin le 5 septembre 1876. Le dernier autel en l'honneur de Jean Baptiste et de la martyre Pelagie, patrons des marchands Iakovlev, fut consacré par l'archevêque Ambroise le 12 octobre 1886. Le temple était soutenu par des dons, pour lesquels 4 850 roubles furent collectés. Les fresques à l'intérieur du temple furent réalisées par l'artiste moscovite Ivan Tchelyapov.

En 1902, une école paroissiale fut créée sur le terrain du temple, qui passa plus tard à la ville. En 1907, la construction d'une école paroissiale fut discutée. L'éducation gratuite était un pas important vers l'éducation universelle. En 1896, il n'y avait qu'une seule école du dimanche dans la paroisse, où l'on enseignait la lecture, la Loi de Dieu, l'arithmétique et d'autres matières.

En décembre 1909, la première réunion du « Cercle des zélateurs de l'Église orthodoxe » se tint dans le temple, suscitant l'intérêt de 250 personnes. En 1910, la choléra épargna la paroisse. En 1917, avec le début de la révolution, les bolcheviks changèrent le mode de vie habituel, en émettant des décrets sur la séparation de l'Église et de l'État, l'interdiction des processions et de l'enseignement de la Loi de Dieu. Les paroissiens tentèrent de tenir une procession, mais les autorités l'interdirent.

Avec l'arrivée des troupes germano-haïdamaks, les bolcheviks continuèrent leur agitation, mais leurs appels ne trouvèrent pas d'écho. En août 1919, les paroissiens participèrent à une prière pour la libération de la ville des bolcheviks. Le prêtre Nicolas Smirnov écrivait qu'avec le nouveau pouvoir, la vie commençait à s'améliorer.

L'église de Pierre et Paul fonctionna jusqu'en 1937, lorsque son recteur André Tolmachev fut arrêté et exécuté en 1938. En 1945, l'église fut enregistrée par les autorités, et les services reprirent. Pendant la guerre, l'église souffrit d'un incendie provoqué par les bolcheviks en retraite et fut utilisée par les Allemands comme étable.

Les dômes de l'église furent remplacés par de nouveaux, plus grands, et elle devint à cinq dômes. À l'intérieur, des travaux de restauration furent effectués, l'électricité fut installée, l'eau fut amenée, et le sol devint en bois. Le terrain de l'église fut aménagé.

En 2003, des travaux de restauration commencèrent. L'église fut crépie et blanchie, un nouveau sol fut posé, et la peinture commença. De 2004 à 2006, la peinture dans le style académique fut achevée. En 2004, des travaux furent réalisés dans le sanctuaire, un nouvel iconostase et une clôture en fer forgé furent installés. Le soir, l'église est illuminée artistiquement, en faisant l'une des attractions de Kharkiv.