Le temple de Pierre et Paul du monastère de la Sainte-Trinité a été fondé en 1726, de son vivant, par le saint hiérarque Philothée, métropolite de Tobolsk, contre le mur sud. L'inspiration pour sa construction est venue de l'église aux portes économiques de la Laure des Grottes de Kiev. Le saint hiérarque Philothée cherchait ainsi à immortaliser le jour de la fête de l'empereur Pierre, qu'il respectait profondément. L'empereur honorait également le grand saint de Sibérie.

La construction de l'église n'a commencé qu'en 1733. Dans le livre des actes du monastère, qui est conservé dans les archives, se trouvent des appels de la hiérarchie ecclésiastique aux habitants de Tyumen pour des dons afin de terminer la construction de l'église en pierre, connue sous le nom de Douze Apôtres, ainsi que pour l'édification du clocher et de la clôture. Ces travaux ont été initiés grâce aux efforts et aux moyens du saint hiérarque Philothée, métropolite de Tobolsk et de Sibérie.

La construction a repris grâce aux dons, mais en 1736, elle a été suspendue, car la plupart des maçons, par ordre du bureau provincial de Sibérie, ont été envoyés au-delà de l'Oural pour d'autres travaux. L'archimandrite Zinovie a déposé une plainte auprès du métropolite Antoine Stakhovsky, accusant Thomas Felisov d'avoir privé le monastère de ses bâtisseurs, mais il n'a pas réussi à ramener les artisans.

En 1760, l'église a été unie au clocher par un corps de sacristie de plain-pied et d'administration spirituelle à deux étages. En 1770, le deuxième étage de la sacristie a été surélevé. L'église de Pierre et Paul a été consacrée le 30 août 1755 par un décret du métropolite Sylvestre Golovatsky. L'église à cinq coupoles de Pierre et Paul, d'une hauteur d'environ 36,56 m et d'une largeur de 22 m, était souvent appelée en forme de croix en raison de sa forme, rappelant une croix équilatérale. Après l'achèvement de la construction en 1775, il n'y a pas eu de grands travaux en pierre au monastère, seulement des réparations et des rénovations des bâtiments existants.

En 1842, un grand incendie a ravagé Tyumen, détruisant environ 200 maisons près du monastère. L'église de Pierre et Paul a été si gravement endommagée qu'il ne restait que des murs en pierre. Le supérieur du monastère, l'archimandrite Vladimir, a effectué des réparations majeures tant pour l'église de Pierre et Paul que pour la cathédrale de la Sainte-Trinité grâce aux dons des bienfaiteurs.

En 1923, l'église de Pierre et Paul a été fermée. Depuis 1934, le bâtiment était sous la gestion du Commissariat du peuple. En 1960, il abritait des ateliers de l'union des artistes et des sections du musée régional d'histoire locale.

Le 19 août 2003, l'église a été transférée à l'évêché de Tobolsk-Tyumen. Actuellement, des services religieux y sont célébrés.