Les documents du CGA UR ne contiennent pas d'informations sur la construction de la première église de la Protection, mais il est connu qu'au début du XVIIIe siècle, il existait une église de la Protection, adjointe à l'église en l'honneur de Saint Léontius de Rostov. Selon le décret de construction d'église, délivré par l'évêque Bartholomée le 6 octobre 1767, une nouvelle église en bois a été construite à Sarapoul, à la place de l'ancienne église, et a été consacrée le 15 mars 1770 en l'honneur de la Protection de la Sainte Vierge. Cependant, dans la nuit du 9 juin 1776, elle a brûlé avec l'église Léontienne.

Le 2 juillet 1776, l'évêque Lavrenti a délivré un décret pour la construction d'une nouvelle église en bois de la Protection. Neuf ans plus tard, elle a également brûlé. Le 5 août 1785, un nouveau décret a été délivré pour la construction d'une église en pierre de la Protection avec une chapelle en l'honneur de Léontius de Rostov. L'église a été construite avec les fonds des paroissiens et a été achevée en 1788. Elle avait trois autels : le principal, en l'honneur de la Protection de la Sainte Vierge, consacré en 1873, le droit, en l'honneur de Saint Nicolas le Miracleux, consacré le 9 novembre 1791, et le gauche, en l'honneur des Saints martyrs Flore et Lavre. Le nom de l'église a donné des noms à trois rues de la ville : Grande-Pokrovskaya, Petite-Pokrovskaya et Nikolskaya.

En 1822, avec les fonds du marchand Stefan Ivanovich Vetchtomov, une cloche en pierre a été construite, dans le niveau inférieur de laquelle un temple a été aménagé, consacré le 2 juillet 1882 en l'honneur des Saints Apôtres Pierre et Paul.

En 1854, les habitants de plusieurs villages faisaient partie de la paroisse de l'église de la Protection, et en 1916, des chapelles à Ust-Sarapul, Sigaevo, Kostino, Lubyanka, Nepryaha et une église domestique à l'hospice N.V. Smagin lui étaient rattachées.

En 1902, le temple et la cloche ont été rénovés avec les fonds du marchand Nicolas Vassilievitch Smagin et de sa femme Anna Vassilievna. Trois ans plus tard, ils ont également financé l'agrandissement de l'église de la Sainte Pierre et Paul selon le projet de l'architecte I.A. Charouchine, ajoutant un temple de réfectoire avec deux chapelles latérales : en l'honneur du Saint Seraphim de Sarov, consacré le 27 novembre 1905, et en l'honneur de la Rencontre du Seigneur, consacré le 26 novembre 1906.

Les documents concernant la fermeture de l'église de la Sainte Pierre et Paul sont absents, mais il est connu qu'elle a été fermée le 23 mai 1932 par ordre du comité exécutif de l'oblast d'Oudmourtie et réaménagée en boulangerie.

À la fin du XXe siècle, lors de la privatisation de l'usine de pain de Sarapoul, le complexe de l'église a été transféré à l'Église orthodoxe russe. De 2010 à 2012, des travaux de restauration ont été réalisés, financés par OAO NK « Russneft ». Lors de l'inauguration le 11 octobre 2012, étaient présents le Métropolite d'Ijevsk et d'Oudmourtie Nicolas, le Président de la République d'Oudmourtie Alexandre Volkov et le président d'OAO NK « RussNeft » Mikhaïl Goutseriev. En 2014, les peintures intérieures de la cathédrale ont commencé grâce aux fonds de V.A. Oulanov.